Obciążenie impedancją przepływową jest bardzo istotnym parametrem w badaniach systemów energetycznych, ponieważ służy do prognozowania maksymalnej pojemności ładunkowej linii przesyłowych. Zanim jednak zrozumiemy SIL, musimy mieć pojęcie o tym, co to jest impedancja przepływowa (Zs). Można ją zdefiniować na dwa sposoby: jeden prostszy, a drugi bardziej rygorystyczny.
Metoda 1
Jest powszechnie znane, że długie linie przesyłowe (> 250 km) mają rozłożone indukcyjność i pojemność jako swoje naturalne właściwości. Gdy linia jest naładowana, komponent pojemnościowy dostarcza mocy reaktywnej do linii, podczas gdy komponent indukcyjny absorbuje moc reaktywną. Jeśli weźmiemy bilans tych dwóch mocy reaktywnych, otrzymamy następujące równanie
Wariantywarowe VAR = Indukcyjne VAR
Gdzie,
V = Napięcie fazowe
I = Prąd liniowy
Xc = Reaktancja pojemnościowa na fazę
XL = Reaktancja indukcyjna na fazę
Po uproszczeniu
Gdzie,
f = Częstotliwość systemu
L = Indukcyjność na jednostkę długości linii
l = Długość linii
Stąd otrzymujemy,
Ta wielkość o wymiarach oporu jest impedancją przepływową. Można ją traktować jako czysto oporną obciążenie, które po podłączeniu na końcu odbiorczym linii, moc reaktywna generowana przez reaktancję pojemnościową zostanie całkowicie zaabsorbowana przez reaktancję indukcyjną linii.
Nic innego jak impedancja charakterystyczna (Zc) bezstratnej linii.
Metoda 2
Z rygorystycznego rozwiązania długiej linii przesyłowej otrzymujemy następujące równanie dla napięcia i prądu w dowolnym punkcie linii w odległości x od końca odbiorczego
Gdzie,
Vx i Ix = Napięcie i prąd w punkcie x
VR i IR = Napięcie i prąd na końcu odbiorczym
Zc = Impedancja charakterystyczna
δ = Stała propagacji
Z = Impedancja szeregowa na jednostkę długości na fazę
Y = Admitancja boczna na jednostkę długości na fazę
Podstawiając wartość δ do powyższego równania napięcia otrzymujemy
Gdzie,
Zauważamy, że natychmiastowe napięcie składa się z dwóch wyrazów, z których każdy jest funkcją czasu i odległości. Tak więc reprezentują one dwie fale bieżące. Pierwszy to wykładnicza część dodatnia reprezentująca falę bieżącą w kierunku końca odbiorczego, dlatego nazywana jest falą napadającą. Podczas gdy inna część z wykładniczą ujemną reprezentuje falę odbitą. W dowolnym punkcie linii, napięcie jest sumą obu fal. To samo dotyczy fal prądowych.
Teraz, jeśli obciążenie impedancyjne (ZL) jest tak dobrane, że ZL = Zc, i wiemy, że
Tak więc
i stąd fala odbita zanika. Taka linia jest nazywana linią nieskończoną. Wydaje się źródłu, że linia nie ma końca, ponieważ nie otrzymuje fali odbitej.
Tak więc taka impedancja, która sprawia, że linia jest linią nieskończoną, jest nazywana impedancją przepływową. Ma ona wartość około 400 omów i kąt fazowy zmieniający się od 0 do –15 stopni dla linii powietrznych, a około 40 omów dla kabli podziemnych.
Termin impedancja przepływow
