Naponsko opterećenje ili SIL

Opterećenje talasnog impedansa jest vrlo važan parametar u studiji sustava snage, jer se koristi za predviđanje maksimalne kapaciteta opterećenja prijenosnih linija.
Međutim, prije nego što shvatimo SIL, moramo imati ideju o tome što je talasni impedans (Zs). Može se definirati na dva načina, jedan jednostavniji, a drugi malo rigorozniji.
Metoda 1
Dobro je poznato da dugih prijenosnih linija (> 250 km) imaju distribuirani indukciju i kapacitet kao svojstvena svojstva. Kada je linija nabijena, komponenta kapaciteta unosi reaktivnu snagu u liniju, dok komponenta indukcije apsorbira reaktivnu snagu. Ako sada izračunamo balans dviju reaktivnih snaga, dolazimo do sljedeće jednadžbe

Kapacitivna VAr = Induktivna VAr

Gdje,
V = Fazna napona
I = Struja linije
Xc = Kapacitivna reaktancija po fazi
XL = Induktivna reaktancija po fazi
Nakon pojednostavljenja

Gdje,
f = Frekvencija sustava
L = Induktivnost po jedinici duljine linije
l = Duljina linije
Stoga dobivamo,

Ova količina s dimenzijama otpora je talasni impedans. Može se smatrati čisto otpornim opterećenjem koje, kada se spoji na primateljski kraj linije, reaktivna snaga generirana kapacitivnom reaktancijom potpuno apsorbira induktivnom reaktancijom linije.
Ništa drugo to nije karakteristični impedans (Zc) bezgubitne linije.

Metoda 2
Iz rigoroznog rješenja dugih prijenosnih linija dobivamo sljedeću jednadžbu za napon i struju na bilo kojoj točki linije na udaljenosti x od primateljskog kraja

Gdje,
Vx i Ix = Napona i struja na točki x
VR i IR = Napona i struja na primateljskom kraju
Zc = Karakteristični impedans
δ = Propagacijska konstanta

Z = Serijski impedans po jedinici duljine po fazi
Y = Shunt admisija po jedinici duljine po fazi
Uvrštavanjem vrijednosti δ u gornju jednadžbu napona dobivamo

Gdje,

Primjećujemo da trenutni napon sastoji se od dva dijela, svaki od njih funkcija vremena i udaljenosti. Stoga predstavljaju dva putujuća vala. Prvi je pozitivni eksponencijalni dio koji predstavlja val koji se kreće prema primateljskom kraju i stoga se naziva incidenčni val. Dok drugi dio s negativnim eksponencijalom predstavlja reflektirani val. Na bilo kojoj točki duž linije, napon je zbroj oba vala. Istina je i za strujne valove.
Sada, ako se pretpostavi da je impedans opterećenja (ZL) odabran tako da ZL = Zc, i znamo

Stoga

i stoga reflektirani val nestaje. Takva linija se naziva beskonačna linija. Izgleda da izvoru linija nema kraja jer ne prima reflektirani val.
Stoga, takav impedans koji pretvara liniju u beskonačnu liniju poznat je kao talasni impedans. Njegova vrijednost iznosi oko 400 ohma i fazni kut varira od 0 do –15 stupnjeva za nadzemne linije, a oko 40 ohma za podzemne kabelske linije.

Termin talasni impedans se međutim koristi u vezi s talasima na prijenosnoj liniji, koji mogu biti uzrokovani munjama ili prekidanjem, gdje se gubitci na liniji mogu zanemariti tako da

Sada kad smo razumjeli talasni impedans, lako možemo definirati opterećenje talasnog impedansa.
SIL definiran je kao snaga koja se isporučuje linijom na čisto otporno opterećenje jednakog vrijednosti talasnom impedansu te linije. Stoga možemo pisati

Jedinica za SIL je vat ili MW.
Kada je linija završena talasnim impedansom, napon na primateljskom kraju jednak je nap