Carga de impedancia de sobretensión ou SIL

Carga de Impedancia de Sobrechoque é un parámetro moi esencial cando se trata do estudo dos sistemas eléctricos, xa que se usa para prever a capacidade máxima de carga das liñas de transmisión.
No entanto, antes de entender o SIL, primeiro temos que ter unha idea do que é a Impedancia de Sobrechoque (Zs). Pode definirse de dúas maneiras, unha máis simple e outra un pouco máis rigorosa.
Método 1
É un feito ben coñecido que as liñas de transmisión longas (> 250 km) teñen inductancia e capacitancia distribuídas como propiedade intrínseca. Cando a liña está cargada, o compoñente de capacitancia alimenta potencia reactiva á liña mentres que o compoñente de inductancia absorbe a potencia reactiva. Agora, se tomamos o balance entre as dúas potencias reactivas, chegamos á seguinte ecuación

VAR Capacitiva = VAR Inductiva

Onde,
V = Tensión de fase
I = Corrente da liña
Xc = Reactancia capacitiva por fase
XL = Reactancia inductiva por fase
Despois de simplificar

Onde,
f = Frecuencia do sistema
L = Inductancia por unidade de lonxitude da liña
l = Lonxitude da liña
Por tanto, obtemos,

Esta cantidade, con dimensións de resistencia, é a Impedancia de Sobrechoque. Pode considerarse como unha carga puramente resistiva que, cando se conecta no extremo receptor da liña, a potencia reactiva xerada pola reactancia capacitiva será completamente absorbida pola reactancia inductiva da liña.
Non é nada máis que a Impedancia Característica (Zc) dunha liña sen perdas.

Método 2
Dunha solución rigorosa dunha liña de transmisión longa, obtemos a seguinte ecuación para tensión e corrente en calquera punto da liña a unha distancia x do extremo receptor

Onde,
Vx e Ix = Tensión e corrente no punto x
VR e IR = Tensión e corrente no extremo receptor
Zc = Impedancia Característica
δ = Constante de propagación

Z = Impedancia en serie por unidade de lonxitude por fase
Y = Admitancia en paralelo por unidade de lonxitude por fase
Poñendo o valor de δ na ecuación anterior de tensión, obtemos

Onde,

Observamos que a tensión instantánea consiste en dous termos, cada un dos cales é función do tempo e da distancia. Polo tanto, representan dúas ondas viaxantes. A primeira é a parte exponencial positiva que representa unha onda que viaxa cara ao extremo receptor e, polo tanto, chámase onda incidente. Mentres que a outra parte con exponencial negativa representa a onda reflectida. En calquera punto ao longo da liña, a tensión é a suma de ambas as ondas. O mesmo é verdade para as ondas de corrente tamén.
Agora, supoñamos que a impedancia de carga (ZL) é escollida de xeito que ZL = Zc, e sabemos

Polo tanto

e, polo tanto, a onda reflectida desaparece. Tal liña denomínase liña infinita. Parece á fonte que a liña non ten fin porque non recibe ningunha onda reflectida.
Polo tanto, tal impedancia que converte a liña nunha liña infinita coñécese como impedancia de sobrechoque. Ten un valor de aproximadamente 400 ohms e un ángulo de fase que varía de 0 a –15 graos para liñas aéreas e arredor de 40 ohms para cabos subterraneos.

O termo impedancia de sobrechoque úsase, no entanto, en conexión cos sobrecargas na liña de transmisión que poden ser debidas a relampagos ou conmutación, onde as perdas na liña poden ignorarse de xeito que

Agora que entendemos a Impedancia de Sobrechoque, podemos definir facilmente a Carga de Impedancia de Sobrechoque.
O SIL defínese como a potencia entregada por unha liña a unha carga puramente resistiva igual ao valor da impedancia de sobrechoque desa liña. Polo tanto, podemos escribir

A unidade do SIL é Watt ou MW.
Cando a liña está terminada pola impedancia de sobrechoque, a tensión no extremo receptor é igual á tensión no extremo emisor e este caso chámase perfil de tensión plano. A figura seguinte amosa o perfil de tensión para diferentes casos de carga.

Tamén debe notarse que a impedancia de sobrechoque e, polo tanto, o SIL son independentes da lonxitude da liña. O valor da impedancia de sobrechoque será o mesmo en todos os puntos da liña e, polo tanto, a tensión.
No caso dunha Liña Compensada, o valor da impedancia de sobrechoque modifícase adecuadamente como

Onde, Kse = % de compensación capacitiva en serie por Cse

KCsh = % de compensación capacitiva en paralelo por Csh

Klsh = % de compensación inductiva en paralelo por Lsh

A ecuación para o SIL usará agora a Zs modificada.

Declaración: Respetar o original, artigos boos méritos compartidos, se hai infracción por favor contactar para eliminar.