Лінії передачі

Лінія передачі виконує важливу функцію здійснення постачання електроенергії від генеруючих підстанцій до різних розподільчих одиниць. Вона ефективно передає хвилі напруги та струму від одного кінця до іншого. З конструктивної точки зору, лінія передачі складається з провідника, який має постійний переріз на всій своїй довжині. При цьому повітря виступає як ізоляційна або діелектрична середа між провідниками, відіграючи ключову роль у запобіганні електричному витоку та забезпеченні безпечного та ефективного передавання електроенергії.

З огляду на безпеку, між лінією передачі та землею зберігається значна відстань. Для підтримки провідників лінії передачі використовуються електротуреччини. Ці туреччини виготовлені з сталі, щоб надати провідникам високу міцність та стабільність, забезпечуючи надійне передавання енергії. При передачі електроенергії високої напруги на великі відстані часто використовується високовольтажний прямий струм (HVDC) завдяки його унікальним перевагам у зменшенні втрат енергії та підвищенні ефективності передачі.

Параметри лінії передачі

Ефективність лінії передачі залежить від її внутрішніх параметрів. Основні чотири ключові параметри лінії передачі: опір, індуктивність, ємність та шунтовий провід. Ці параметри рівномірно розподілені вздовж всієї довжини лінії, тому їх також називають розподіленими параметрами лінії передачі. Кожен з цих параметрів відіграє ключову роль у визначенні того, як електричні сигнали та енергія передаються, впливаючи на такі аспекти, як втрати енергії, спад напруги та цілісність сигналу.

Індуктивність та опір об'єднуються, формуючи рядове імпеданс, тоді як ємність та провідність разом утворюють шунтовий адмітанс. Нижче детально пояснено деякі ключові параметри лінії передачі:

Індуктивність лінії

Коли струм проходить через лінію передачі, він індукує магнітний потік. Коли струм у лінії передачі коливається, магнітний потік також відповідно змінюється. Ця зміна магнітного потоку призводить до індукції електродвижучої сили (ЕДС) у контурі. Амплітуда індукованої ЕДС прямо пропорційна швидкості зміни магнітного потоку. ЕДС, що генерується в лінії передачі, протидіє потоку струму через провідник, і ця характеристика відома як індуктивність лінії.

Ємність лінії

У лініях передачі повітря виступає як діелектрична середа. Ця діелектрична середа ефективно формує конденсатор між провідниками, який має здатність зберігати електричну енергію, таким чином збільшуючи ємність лінії. Ємність провідника визначається як відношення заряду, що присутній, до потенційної різниці між ним.

В коротких лініях передачі, вплив ємності часто можна вважати незначним. Однак, при передачі на великі відстані, це стає одним з найважливіших параметрів. Воно значно впливає на різні аспекти електричної системи, включаючи її ефективність, регулювання напруги, коефіцієнт потужності та загальну стабільність.

Шунтовий провід

Повітря виступає як діелектрична середа між провідниками в лінії передачі. Коли до провідників застосовується чергова напруга, через недоліки діелектрика, певна кількість струму проходить через діелектричну середу. Цей струм називається витоковим струмом. Масштаб витокового струму впливає на атмосферні умови та екологічні фактори, такі як вологість та поверхневі насипи. Шунтовий провід визначається як потік цього витокового струму між провідниками. Він рівномірно розподілений вздовж всієї довжини лінії, позначається символом "Y" та вимірюється в Сіменсах.

Ефективність ліній передачі

Поняття ефективності лінії передачі включає розрахунок різних параметрів, включаючи напругу на відправляючому кінці, струм на відправляючому кінці, коефіцієнт потужності на відправляючому кінці, втрати потужності в лініях, ефективність передачі, регулювання напруги, а також межі потоку потужності під час стаціонарних та переходних станів. Ці розрахунки ефективності відіграють ключову роль у плануванні електричних систем. Серед них, деякі ключові параметри пояснюються нижче:

Регулювання напруги

Регулювання напруги визначається як різниця в амплітуді напруги між відправляючим кінцем та приймаючим кінцем лінії передачі.

Важливі моменти

Адмітанс — це ключовий електричний параметр, який кількісно характеризує здатність електричного контуру, або, більш конкретно, ефективність лінії передачі, до забезпечення непорушного потоку чергового струму (AC). Його одиниця SI — Сіменс, і він зазвичай позначається символом "Y". По суті, більше значення адмітансу свідчить про те, що контур або лінія передачі надає меншу опір для потоку AC, дозволяючи струму проходити більш вільно.

Навпаки, імпеданс — це обернена величина адмітансу. Він вимірює загальний опір, який лінія передачі представляє для потоку AC. Коли AC проходить через лінію передачі, імпеданс враховує сумарний вплив опору, індуктивного реактивного опору та ємнісного реактивного опору, які разом створюють перешкоду для потоку струму. Імпеданс вимірюється в омах і позначається символом "Z". Більше значення імпедансу означає більшу складність для AC проходити через лінію, що призводить до зниження рівня струму та можливих втрат потужності.