波動インピーダンス負荷またはSIL

Electrical4u

フィールド: 基本電気

China

浪涌阻抗负荷は、送電線の最大負荷容量を予測する際に使用されるため、電力システムの研究において非常に重要なパラメータです。送電線。
しかし、SILを理解する前に、まずは浪涌阻抗（Zs）について理解する必要があります。これは2つの方法で定義できます。1つは単純な方法、もう1つはより厳密な方法です。
方法1
長距離送電線 (> 250 km) には、その固有の性質として分布インダクタンスとキャパシタンスがあります。ラインが充電されると、キャパシタンス成分はリアクティブパワーをラインに供給し、インダクタンス成分はリアクティブパワーを吸収します。これらの2つのリアクティブパワーのバランスを取ると、以下の式が得られます。

キャパシティブVAR = インダクティブVAR

ただし、
V = 相電圧
I = ライン電流
Xc = 相あたりのキャパシティブリアクタンス
XL = 相あたりのインダクティブリアクタンス
簡略化すると

ただし、
f = システムの周波数
L = ラインの単位長さあたりのインダクタンス
l = ラインの長さ
したがって、

この量は抵抗の次元を持ち、それが浪涌阻抗です。これは、受け取り側の端子に接続された純粋な抵抗性の負荷であり、キャパシティブリアクタンスによって生成されたリアクティブパワーが完全にインダクティブリアクタンスによって吸収されます。
これは、損失のないラインの特性インピーダンス（Zc）と同じです。

方法2
長距離送電線の厳密な解から、受信端子からの距離xにある任意の点での電圧と電流の以下の式が得られます

ただし、
Vx および Ix = 点xでの電圧および電流
VR および IR = 受信端子での電圧および電流
Zc = 特性インピーダンス
δ = 伝搬定数

Z = 単位長さあたりの相毎の直列インピーダンス
Y = 単位長さあたりの相毎の並列アドミタンス
上記の電圧方程式にδの値を代入すると

ただし、

瞬間的な電圧は時間と距離の関数である2つの項で構成されています。これらは2つの進行波を表しています。最初の項は正の指数関数部分であり、受信端子に向かって進行する波を表し、これが入射波と呼ばれます。一方、負の指数関数部分は反射波を表します。ライン上の任意の点での電圧は、両方の波の合計です。電流波についても同様です。
ここで、負荷インピーダンス（ZL）がZL = Zcと選ばれると、次のようになります

したがって

そして反射波は消えます。このようなラインは無限長ラインと呼ばれ、送信源にとってはラインが終わりがないように見えます。なぜなら、反射波を受け取らないからです。
したがって、ラインを無限長ラインにするようなインピーダンスは、浪涌インピーダンスと呼ばれます。空中線では約400オーム、フェーズ角は0度から-15度の範囲で、地下ケーブルでは約40オームです。

ただし、浪涌インピーダンスという用語は、雷やスイッチングによる送電線上のサージに関連して使用されます。ここで、ラインの損失を無視できる場合、以下のようになります

これで浪涌インピーダンスを理解したので、浪涌インピーダンス負荷を簡単に定義できます。
SILは、そのラインの浪涌インピーダンスと等しい値を持つ純粋な抵抗性の負荷にラインが送る電力を定義します。したがって、以下のように書けます

SILの単位はワットまたはMWです。
ラインが浪涌インピーダンスで終端されている場合、受信端子の電圧は送信端子の電圧と等しくなり、これは平坦な電圧プロファイルと呼ばれます。次の図は、異なる負荷条件での電圧プロファイルを示しています。
surge impedance loading or sil
また、浪涌インピーダンス、そしてSILは、ラインの長さには依存しないことに注意してください。浪涌インピーダンスの値は、ライン上のすべての点で同じであり、したがって電圧も同じです。
補償ラインの場合、浪涌インピーダンスの値は以下のように修正されます

ただし、Kse = Cseによる直列キャパシティブ補償の％

KCsh = Cshによるシャントキャパシティブ補償の％

Klsh = Lshによるシャントインダクティブ補償の％

SILの式では、修正されたZsを使用します。