Tulehden impedanssilataus on erittäin tärkeä parametri sähköverkkojen tutkimuksessa, sillä sitä käytetään ennustamaan siirtolinjojen maksimilatauskapasiteettia.
Kuitenkin ennen kuin ymmärrämme SIL:n, meidän täytyy ensin saada käsitys siitä, mikä on tulehdusimpedanssi (Zs). Sitä voidaan määritellä kahdella tavalla, toinen yksinkertaisempi ja toinen hieman tiukempi.
Menetelmä 1
On hyvin tunnettu tosiasia, että pitkät siirtolinjat (> 250 km) ovat omien ominaisuuksiensa vuoksi jakautuneita induktioon ja kapasitanssiin. Kun linja on ladattu, kapasitanssi komponentti syöttää reaktiivisen voiman linjaan, kun taas induktio komponentti absorboi reaktiivisen voiman. Nyt, jos otamme huomioon kaksi reaktiivista voimaa, pääsemme seuraavaan yhtälöön
Kapasitiivinen VAR = Induktiovar
Missä,
V = Vaihevirta
I = Linjavirta
Xc = Kapasitiivinen vastus vaiheelta
XL = Induktiovastus vaiheelta
Yksinkertaistettuna
Missä,
f = Järjestelmän taajuus
L = Induktio yksikköpituudessa linjasta
l = Linjan pituus
Joten saamme,
Tämä määrä, jolla on vastuksen ulottuvuudet, on tulehdusimpedanssi. Sitä voidaan pitää puhtaasti vastuksena, joka kun yhdistetään vastaanottavan päähän linjassa, kapasitiivinen vastus tuottama reaktiivinen voima kerätään kokonaan linjan induktiovastuksella.
Se ei ole muuta kuin häviön vapaan linjan ominaisimpedanssi (Zc).
Menetelmä 2
Pitkän siirtolinjan tarkasta ratkaisusta saamme seuraavan yhtälön jännitteelle ja virtalle linjan missä tahansa kohdassa etäisyydellä x vastaanottavasta päädystä
Missä,
Vx ja Ix = Jännite ja virta kohdassa x
VR ja IR = Jännite ja virta vastaanottavassa päädessä
Zc = Ominaisimpedanssi
δ = Leviämisvakio
Z = Sarjavastus yksikköpituudessa vaiheelta
Y = Sivutakaiskytymiskerroin yksikköpituudessa vaiheelta
Kun sijoitamme δ:n yllä olevaan jänniteyhtälöön, saamme
Missä,
Havaitsemme, että hetkellinen jännite koostuu kahdesta termistä, joista kukin on ajan ja etäisyyden funktio. Niinpä ne edustavat kaksi kulkevaa aaltoa. Ensimmäinen on positiivinen eksponentiaalinen osa, joka edustaa aaltoa, joka kulkee vastaanottavan päähän, ja sitä kutsutaan tapahtuma-aaloksi. Toisaalta negatiivinen eksponentiaalinen osa edustaa heijastuvaa aaltoa. Linjan missä tahansa kohdassa jännite on molempien aaltojen summa. Sama pätee myös virran aaltoihin.
Nyt, jos oletetaan, että kuormitusimpedanssi (ZL) valitaan niin, että ZL = Zc, ja tiedämme
Joten
ja siksi heijastuva aalto katoaa. Tällainen linja kutsutaan äärettömäksi linjaksi. Se näyttää lähtölle, että linjalla ei ole loppua, koska se ei vastaanota heijastuvaa aaltoa.
Siten tällainen impedanssi, joka tekee linjasta äärettömän, tunnetaan tulehdusimpedanssina. Sen arvo on noin 400 ohmia ja vaihekulma vaihtelee 0:sta –15 astetta ilmajohtoille ja noin 40 ohmia maanalaisille kaapeleille.
Termiä tulehdusimpedanssi käytetään yhteydessä siirtolinjan tulehduskuormituksiin, jotka voivat johtua salaman tai kytkentävuodatuksen aiheuttamista tulehduskuormituksista, joissa linjan hukot voidaan jättää huomiotta, jolloin
Nyt, kun olemme ymmärtäneet tulehdusimpedanssin, voimme helposti määritellä tulehden impedanssilatauksen.
SIL määritellään linjan toimittelemana tehona puhtaasti vastukselle, jonka arvo on sama kuin kyseisen linjan tulehdusimpedanssi. Siksi voimme kirjoittaa
SIL:n yksikkö on Watt tai MW.
Kun linja on lopetettu tulehdusimpedansilla, vastaanottavan päähän jännite on sama kuin lähtöpäähän jännite, ja tätä tapausta kutsutaan tasajännitetekstiilmeiksi. Seuraava kuva näyttää jännitetekstuurin eri lataustapauksissa.
Tässä on myös huomioitava, että tulehdusimpedanssi ja sen vuoksi SIL on riippumaton linjan pituudesta. Tulehdusimpedanssin arvo on sama linjan kaikissa kohdissa ja siksi myös jännite.
Kompensoidussa linjassa tulehdusimpedanssin arvoa muutetaan vastaavasti seuraavasti
Missä, Kse = % sarjavaimennus Cse:llä
KCsh = % sivutakaiskytymisvaimennus Csh:llä
Klsh = % sivutakaiskytymisvaimennus Lsh:llä
SIL:n yhtälössä käytetään nyt muokattua Zs.
Lausunto: Kunnioita alkuperäistä, hyviä artikkeleita on jaettava, jos on loukkausta, ota yhteyttä poistettavaksi.
