Was ist der Leistungswinkel in einer Stromübertragungsleitung?

Der Leistungs- oder Lastwinkel, der mit δ bezeichnet wird, ist der Phasenwinkeldifferenz zwischen zwei Spannungsebenen in einer Stromleitung. Er repräsentiert die Winkeldifferenz zwischen dem Spannungsphasor am Sendestation und dem Empfangsstation (oder zwischen den Spannungen an zwei Knotenpunkten). In einfacheren Worten quantifiziert er die Phasenverschiebung zwischen Spannungs- und Stromwellenformen in der Übertragungsleitung.

Auch als Drehmomentwinkel oder Lastwinkel bezeichnet, ist dieser Parameter aus zwei wichtigen Gründen entscheidend: Er bestimmt die Menge der übertragenen Leistung zwischen zwei Punkten und beeinflusst die Stabilität des gesamten Energieversorgungssystems.

Ein größerer Leistungs- oder Lastwinkel bedeutet, dass das System sich seinem Stabilitätsgrenzwert nähert, was eine höhere Leistungsovertragung ermöglicht. Überschreitet jedoch der Leistungs- oder Lastwinkel 90 Grad, kann das System seine Synchronität verlieren, was potenziell zu Stromausfällen führen kann. Daher ist es entscheidend, den Leistungs- oder Lastwinkel innerhalb sicherer Grenzen zu halten, um eine stabile Betriebsweise des Energieversorgungssystems zu gewährleisten.

Während des normalen Betriebs wird der Leistungs- oder Lastwinkel innerhalb eines definierten Bereichs gehalten. Das Überschreiten akzeptabler Grenzen kann Instabilitäten und ein Systemkollaps auslösen. Systembetreiber überwachen und regeln ständig den Leistungs- oder Lastwinkel, um die Netzstabilität und -zuverlässigkeit sicherzustellen.

Berechnung des Leistungs- oder Lastwinkels in Übertragungsleitungen

Der Leistungs- oder Lastwinkel kann mit folgender Formel berechnet werden:

wobei:

• $\δ$ = der Leistungs- oder Lastwinkel,

• $P$ = die wirkliche Leistung, die durch die Übertragungsleitung fließt,

• V_s = die Größe der Spannung am Sendestation,

• V_r = die Größe der Spannung am Empfangsstation.