Overføringslinjer

En overføringslinje har den viktige funksjonen å overføre elektrisk energi fra produksjonsunderstasjoner til ulike distribusjonsenheter. Den overfører effektivt spenning og strøm bølger fra den ene enden til den andre. Strukturelt sett består en overføringslinje av en leder som har en konsekvent tverrsnitt gjennom hele sin lengde. Samtidig fungerer luft som isolerende eller dielektrisk medium mellom ledere, og spiller en viktig rolle i å forhindre elektrisk lekkasje og sikre trygg og effektiv overføring av elektrisitet.

Av hensyn til sikkerhet, opprettholdes en betydelig avstand mellom overføringslinjen og bakken. Elektriske tårn benyttes for å støtte lederne i overføringslinjen. Disse tårnene er konstruert av stål for å gi lederne høy styrke og stabilitet, og sikre pålitelig kraftoverføring. Når det gjelder overføring av høyspenningsstrøm over lange avstander, blir ofte høyspenning direkte strøm (HVDC) brukt i overføringslinjer på grunn av dens unike fordeler med å minimere energitap og forbedre overføringseffektiviteten.

Parametre for overføringslinje

Ytelsen til en overføringslinje avhenger av dens innebygde parametre. En overføringslinje har primært fire nøkkelparametre: motstand, induktans, kapasitans og shuntledningskapasitet. Disse parametrene er jevnt fordelt langs hele linjens lengde, derfor refereres de også til som de fordelt parametrene for overføringslinjen. Hver av disse parametrene spiller en viktig rolle i å bestemme hvordan elektriske signaler og kraft overføres, og påvirker aspekter som energitap, spenningsfall og signalkvalitet.

Induktansen og motstanden kombineres for å danne seriereaktansen, mens kapasitansen og ledningskapasiteten sammen utgjør shuntadmittansen. Under vises noen av de kritiske parametrene for en overføringslinje i detalj:

Linjeinduktans

Når strøm flyter gjennom en overføringslinje, induseres det en magnetisk flate. Som strømmen i overføringslinjen varierer, endrer også den magnetiske flaten seg. Denne variasjonen i den magnetiske flaten fører til induksjon av en elektromotiv kraft (emf) i kretsen. Størrelsen på den induserte emf er direkte proporsjonal med hastigheten av endring av den magnetiske flaten. Emfen generert i overføringslinjen motarbeider strømflyten gjennom lederen, og denne egenskapen kalles linjeinduktans.

Lijkapasitans

I overføringslinjer fungerer luft som dielektrisk medium. Dette dielektriske mediumet danner effektivt en kondensator mellom lederne, som har evnen til å lagre elektrisk energi og øke linjens kapasitans. Kapasitansen til en leder defineres som forholdet mellom den tilstedeværende ladningen og potensialforskjellen over den.

I korte overføringslinjer kan effekten av kapasitans ofte betraktes som ubetydelig. Imidlertid, i langdistanseoverføring, blir det en av de mest kritiske parameterne. Det påvirker vesentlig ulike aspekter av elektriske systemer, inkludert effektivitet, spenningsregulering, effektfaktor og total stabilitet.

Shuntledningskapasitet

Luft fungerer som et dielektrisk medium mellom lederne i en overføringslinje. Når en alternerende spenning legges til lederne, pga. ufullkommenheter i dielektrikummet, flyter en viss mengde strøm gjennom det dielektriske mediumet. Denne strømmen refereres til som lekkasjestrøm. Størrelsen på lekkasjestrømmen påvirkes av atmosfæriske forhold og miljømessige faktorer som fuktighet og overflatedeposer. Shuntledningskapasitet defineres som flyten av denne lekkasjestrømmen mellom lederne. Den er jevnt fordelt langs hele linjens lengde, representert av symbolet "Y", og måles i Siemens.

Ytelse av overføringslinjer

Konseptet om overføringslinjes ytelse inkluderer beregningen av ulike parametre, inkludert senderspenning, senderstrøm, sender effektfaktor, energitap i linjene, overførings-effektivitet, spenningsregulering, samt grenser for kraftflyt under både stabiltilstand og overgangsforhold. Disse ytelseskalkulasjonene spiller en viktig rolle i planlegging av elektriske systemer. Blant disse er noen nøkkelparametre forklart nedenfor:

Spenningsregulering

Spenningsregulering defineres som forskjellen i størrelsen på spenningen mellom sendersiden og mottakersiden av en overføringslinje.

Viktige punkter

Admittanse er en viktig elektrisk parameter som kvantifiserer evnen til en elektrisk krets, eller mer spesifikt, effektiviteten til en overføringslinje, til å fremme ubegrenset flyt av alternerende strøm (AC). SI-enheten er Siemens, og det representeres vanligvis ved symbolet "Y". I essensen indikerer en høyere admittanseverdi at kretsen eller overføringslinjen tilbyr mindre motstand for AC-flyt, noe som tillater strøm å passere mer fritt.

Tvertimot er impedansen den inverse verdien av admittanse. Den måler den totale motstanden som en overføringslinje presenterer mot flyt av AC. Når AC passerer en overføringslinje, tar impedansen hensyn til den kombinerte effekten av motstand, induktiv reaktiv motstand, og kapasitiv reaktiv motstand, som sammen skaper en hindring for strømflyt. Impedanse måles i ohm og representeres av symbolet "Z". En høyere impedanseverdi impliserer større vanskeligheter for AC til å flyte gjennom linjen, noe som resulterer i redusert strømnivå og potensielle energitap.