Prenosne linije

Prenosna linija opravlja ključno funkcijo prenosa električne energije od generatornih podstanic do različnih distribucijskih enot. Učinkovito prenaša valove napetosti in toka od enega kraja do drugega. Strukturno se sestoji iz vodnika, ki ohranja konstantni prečni prerez skozi celotno dolžino. Medtem ima zrak vlogo izolacijskega ali dielektričnega medija, ki je postavljen med vodniki, in igra ključno vlogo pri preprečevanju električnih tečajev ter zagotavljanju varnega in učinkovitega prenosa električne energije.

Iz varnostnih razlogov se med prenosno liniijo in tla ohranja pomembna razdalja. Za podporo vodnikom prenosne linije se uporabljajo električne stolpi. Ti stolpi so izdelani iz jekla, da bi vodnikom dali veliko trdota in stabilnost, kar zagotavlja zanesljiv prenos energije. Pri prenosu visokonapetostne elektrike na daljše razdalje se pogosto uporablja visokonapetostni enosmeren tok (HVDC) v prenosnih linijah zaradi njegovih edinstvenih prednosti pri zmanjševanju izgub energije in izboljšanju učinkovitosti prenosa.

Parametri prenosne linije

Učinkovitost prenosne linije je odvisna od njenih notranjih parametrov. Prenosna linija ima predvsem štiri ključne parametre: upor, induktanca, kapacitancna, in stranska provodnost. Ti parametri so ravnomerno porazdeljeni vzdolž celotne dolžine linije, zato se jim tudi rečejo porazdeljeni parametri prenosne linije. Vsak od teh parametrov igra ključno vlogo pri določanju, kako so električni signali in energija prenašeni, kar vpliva na vidike, kot so izgube energije, padec napetosti in integriteta signala.

Induktanca in upor skupaj tvorita serijno impedanco, medtem ko kapacitancna in provodnost skupaj tvorita stransko admittance. Spodaj so nekateri ključni parametri prenosne linije podrobneje razloženi:

Induktancna linija

Ko tok teče skozi prenosno linijo, povzroči magnetni tok. Ko se tok znotraj prenosne linije spreminja, se spremeni tudi magnetni tok. Ta sprememba magnetnega toka vodi v induciranje elektromotivne sile (emf) v krogu. Velikost inducirane emf je neposredno sorazmerna s hitrostjo spremembe magnetnega toka. Emf, ki je generiran v prenosni liniji, nasprotuje pretoku toka skozi vodnik, in ta značilnost se imenuje induktancna linija.

Kapacitancna linija

V prenosnih linijah služi zrak kot dielektrični medij. Ta dielektrični medij učinkovito oblikuje kondenzator med vodniki, ki lahko shranjuje električno energijo in tako poveča kapacitancno linije. Kapacitancna vodnika je definirana kot razmerje med prisotnim nabojem in potencialno razliko med njima.

V kratkih prenosnih linijah se vpliv kapacitance pogosto lahko obravnava kot zanemarljiv. Vendar pa v prenosu na daljše razdalje postane eden najpomembnejših parametrov. Značilno vpliva na različne vidike električnega sistema, vključno z učinkovitostjo, regulacijo napetosti, faktorjem moči in splošno stabilnostjo.

Stranska provodnost

Zrak deluje kot dielektrični medij med vodniki v prenosni liniji. Ko je na vodnike priključena izmenična napetost, zaradi nedokonalosti dielektričnega medija, teče skozi dielektrični medij določena količina toka. Ta tok se imenuje tekoči tok. Velikost tekočega toka je vplivana z atmosferskimi pogoji in okoljskimi dejavniki, kot so vlaga in površinske nakopičitve. Stranska provodnost je definirana kot pretok tekočega toka med vodniki. Je ravnomerno porazdeljena vzdolž cele dolžine linije, predstavljena z oznako "Y" in merjena v siemensih.

Učinkovitost prenosnih linij

Koncept učinkovitosti prenosnih linij zajema izračun različnih parametrov, vključno z napetostjo na pošiljalni strani, tokom na pošiljalni strani, faktorjem moči na pošiljalni strani, izgubami moči v linijah, učinkovitostjo prenosa, regulacijo napetosti, kot tudi meji pretoka moči med obdobji stalnega in prehodnega stanja. Ti izračuni učinkovitosti igrajo ključno vlogo pri načrtovanju električnih sistemov. Med temi so nekateri ključni parametri podrobneje razloženi spodaj:

Regulacija napetosti

Regulacija napetosti je definirana kot razlika v velikosti napetosti med pošiljalno in sprejemno stranjo prenosne linije.

Pomembne točke

Admittance je ključni električni parameter, ki kvantificira sposobnost električnega kroga, bolje rečeno, učinkovitost prenosne linije, za omogočanje neoviranega pretoka izmeničnega toka (AC). Njegova enota v SI sistemu je siemens, in je pogosto označena z oznako "Y". V bistvu višja vrednost admittance kaže, da krog ali prenosna linija ponuja manjšo opornost pretoku AC, kar omogoča prost pretok toka.

Na drugi strani je impedanca recipročna vrednost admittance. Meri skupno opornost, ki jo prenosna linija ponuja proti pretoku AC. Ko AC teče skozi prenosno linijo, impedanca upošteva združeni učinki upora, induktivne reaktivne upornosti in kapacitivne reaktivne upornosti, ki skupaj ustvarjajo oviro pretoku toka. Impedanca se meri v ohmovih in je predstavljena z oznako "Z". Višja vrednost impedanci pomeni večjo težavo za pretok AC skozi linijo, kar vodi do zmanjšanih nivojev toka in možnih izgub moči.