สายส่ง

สายส่งไฟฟ้ามีบทบาทสำคัญในการส่งพลังงานไฟฟ้าจากสถานีผลิตไฟฟ้าไปยังหน่วยการกระจายต่างๆ มันสามารถส่งคลื่นแรงดันและกระแสไฟฟ้าจากปลายหนึ่งไปยังอีกปลายหนึ่งได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในทางโครงสร้าง สายส่งไฟฟ้าประกอบด้วยตัวนำที่มีภาคตัดขวางคงที่ตลอดความยาว ในขณะเดียวกัน อากาศทำหน้าที่เป็นสารฉนวนหรือสารกลางที่อยู่ระหว่างตัวนำ ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการป้องกันการรั่วไหลของไฟฟ้าและรับประกันการส่งผ่านไฟฟ้าอย่างปลอดภัยและมีประสิทธิภาพ

เพื่อความปลอดภัย ระยะห่างที่สำคัญจะถูกกำหนดไว้ระหว่างสายส่งไฟฟ้ากับพื้นดิน หอคอยไฟฟ้าถูกใช้เพื่อรองรับตัวนำของสายส่งไฟฟ้า หอคอยเหล่านี้ถูกสร้างขึ้นจากเหล็กเพื่อมอบความแข็งแกร่งและความมั่นคงให้แก่ตัวนำ รับประกันการส่งผ่านไฟฟ้าอย่างเชื่อถือได้ เมื่อพูดถึงการส่งไฟฟ้าแรงดันสูงในระยะทางไกล ไฟฟ้ากระแสตรงแรงดันสูง (HVDC) บ่อยครั้งถูกใช้ในสายส่งไฟฟ้าเนื่องจากมีข้อได้เปรียบเฉพาะในการลดการสูญเสียพลังงานและการปรับปรุงประสิทธิภาพการส่งผ่าน

พารามิเตอร์ของสายส่งไฟฟ้า

ประสิทธิภาพของสายส่งไฟฟ้าขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ที่มีอยู่ภายใน สายส่งไฟฟ้ามีพารามิเตอร์หลักสี่ประการคือ ความต้านทาน อินดักแทนซ์ แคปซิแตนซ์ และคอนดักแทนซ์ขนาน พารามิเตอร์เหล่านี้กระจายอย่างสม่ำเสมอตลอดความยาวของสาย จึงเรียกว่าพารามิเตอร์กระจายของสายส่งไฟฟ้า แต่ละพารามิเตอร์มีบทบาทสำคัญในการกำหนดวิธีการส่งผ่านสัญญาณไฟฟ้าและพลังงาน ซึ่งส่งผลกระทบต่อการสูญเสียพลังงาน การลดลงของแรงดัน และความสมบูรณ์ของสัญญาณ

อินดักแทนซ์และความต้านทานรวมกันเพื่อสร้างอิมพีแดนซ์อนุกรม ในขณะที่แคปซิแตนซ์และคอนดักแทนซ์รวมกันเพื่อสร้างแอดมิทแทนซ์ขนาน ด้านล่างนี้จะอธิบายรายละเอียดเกี่ยวกับพารามิเตอร์สำคัญบางประการของสายส่งไฟฟ้า

อินดักแทนซ์ของสาย

เมื่อกระแสไหลผ่านสายส่งไฟฟ้า มันจะเหนี่ยวนำฟลักซ์แม่เหล็ก เมื่อกระแสภายในสายส่งไฟฟ้าเปลี่ยนแปลง ฟลักซ์แม่เหล็กก็จะเปลี่ยนแปลงตามไปด้วย การเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็กทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำ (emf) ในวงจร ขนาดของ emf ที่เหนี่ยวนำขึ้นอยู่กับอัตราการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็ก แรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในสายส่งไฟฟ้าต้านทานการไหลของกระแสผ่านตัวนำ และลักษณะนี้เรียกว่าอินดักแทนซ์ของสาย

แคปซิแตนซ์ของสาย

ในสายส่งไฟฟ้า อากาศทำหน้าที่เป็นสารกลาง สารกลางนี้สร้างแคปซิเตอร์ระหว่างตัวนำ ซึ่งมีความสามารถในการเก็บพลังงานไฟฟ้าและเพิ่มแคปซิแตนซ์ของสาย แคปซิแตนซ์ของตัวนำถูกกำหนดโดยอัตราส่วนของประจุที่มีอยู่กับความต่างศักย์ระหว่างตัวนำ

ในสายส่งไฟฟ้าระยะสั้น ผลของแคปซิแตนซ์มักถือว่าไม่มีนัยสำคัญ แต่ในสายส่งไฟฟ้าระยะไกล แคปซิแตนซ์กลายเป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญมาก มันมีผลกระทบอย่างมากต่อหลายด้านของระบบไฟฟ้า รวมถึงประสิทธิภาพ การควบคุมแรงดัน แฟคเตอร์กำลัง และความมั่นคงโดยรวม

คอนดักแทนซ์ขนาน

อากาศทำหน้าที่เป็นสารกลางระหว่างตัวนำในสายส่งไฟฟ้า เมื่อแรงดันสลับถูกนำไปใช้กับตัวนำ เนื่องจากความไม่สมบูรณ์ของสารกลาง จะมีกระแสเล็กน้อยที่ไหลผ่านสารกลาง กระแสที่ไหลผ่านสารกลางนี้เรียกว่ากระแสรั่ว ขนาดของกระแสรั่วขึ้นอยู่กับสภาพอากาศและปัจจัยสิ่งแวดล้อม เช่น ความชื้นและการสะสมบนพื้นผิว คอนดักแทนซ์ขนานถูกกำหนดเป็นการไหลของกระแสรั่วนี้ระหว่างตัวนำ มันกระจายอย่างสม่ำเสมอตลอดความยาวของสาย แทนด้วยสัญลักษณ์ "Y" และวัดเป็นซีเมนส์

ประสิทธิภาพของสายส่งไฟฟ้า

แนวคิดของการทำงานของสายส่งไฟฟ้าครอบคลุมการคำนวณพารามิเตอร์ต่างๆ รวมถึงแรงดันที่ส่ง กระแสที่ส่ง แฟคเตอร์กำลังที่ส่ง การสูญเสียพลังงานภายในสาย ประสิทธิภาพการส่งผ่าน การควบคุมแรงดัน ตลอดจนขีดจำกัดของการไหลของพลังงานในภาวะคงที่และภาวะเปลี่ยนแปลง เหล่านี้การคำนวณประสิทธิภาพมีบทบาทสำคัญในการวางแผนระบบไฟฟ้า ด้านล่างนี้จะอธิบายรายละเอียดเกี่ยวกับพารามิเตอร์สำคัญบางประการ

การควบคุมแรงดัน

การควบคุมแรงดันถูกกำหนดเป็นความแตกต่างของขนาดแรงดันระหว่างปลายที่ส่งและปลายที่รับของสายส่งไฟฟ้า

ประเด็นสำคัญ

แอดมิทแทนซ์เป็นพารามิเตอร์ไฟฟ้าที่สำคัญที่วัดความสามารถของวงจรไฟฟ้า หรือเฉพาะเจาะจงคือ ประสิทธิภาพของสายส่งไฟฟ้าในการส่งผ่านกระแสไฟฟ้าสลับ (AC) โดยไม่มีอุปสรรค หน่วยเอสไอของแอดมิทแทนซ์คือซีเมนส์ และมักแทนด้วยสัญลักษณ์ "Y" อย่างพื้นฐานแล้ว ค่าแอดมิทแทนซ์ที่สูงขึ้นหมายความว่าวงจรหรือสายส่งไฟฟ้ามีความต้านทานต่อการไหลของ AC น้อยลง ทำให้กระแสสามารถผ่านได้อย่างอิสระมากขึ้น

ในทางกลับกัน อิมพีแดนซ์คือส่วนกลับของแอดมิทแทนซ์ มันวัดความต้านทานทั้งหมดที่สายส่งไฟฟ้านำเสนอต่อการไหลของ AC เมื่อ AC ผ่านสายส่งไฟฟ้า อิมพีแดนซ์รวมผลรวมของความต้านทาน อินดักทีฟรีแอคเทนซ์ และแคปซิทีฟรีแอคเทนซ์ ซึ่งร่วมกันสร้างอุปสรรคต่อการไหลของกระแส อิมพีแดนซ์วัดเป็นโอห์มและแทนด้วยสัญลักษณ์ "Z" ค่าอิมพีแดนซ์ที่สูงขึ้นหมายความว่ามีความยากในการไหลของ AC ผ่านสายส่งไฟฟ้า ส่งผลให้ระดับกระแสลดลงและอาจเกิดการสูญเสียพลังงาน