Surge Impedance Loading является очень важным параметром при изучении энергетических систем, так как он используется для прогнозирования максимальной нагрузочной способности линий передачи.
Однако, прежде чем понять SIL, сначала нужно иметь представление о том, что такое Surge Impedance (Zs). Это можно определить двумя способами: один более простой, а другой более строгий.
Метод 1
Известно, что длинные линии передачи (> 250 км) имеют распределенную индуктивность и емкость как свои внутренние свойства. Когда линия заряжена, емкостная составляющая подает реактивную мощность в линию, а индуктивная составляющая поглощает реактивную мощность. Теперь, если мы сравним две реактивные мощности, мы придем к следующему уравнению
Емкостная VAR = Индуктивная VAR
Где,
V = Фазное напряжение
I = Ток линии
Xc = Емкостное сопротивление на фазу
XL = Индуктивное сопротивление на фазу
При упрощении
Где,
f = Частота системы
L = Индуктивность на единицу длины линии
l = Длина линии
Таким образом, мы получаем,
Эта величина, имеющая размерность сопротивления, является Surge Impedance. Ее можно рассматривать как чисто резистивную нагрузку, которая, когда подключена к приемной стороне линии, полностью поглощает реактивную мощность, генерируемую емкостным сопротивлением, индуктивным сопротивлением линии.
Это не что иное, как Характеристическое Сопротивление (Zc) без потерь линии.
Метод 2
Из строгого решения для длинной линии передачи мы получаем следующее уравнение для напряжения и тока в любой точке линии на расстоянии x от приемного конца
Где,
Vx и Ix = Напряжение и ток в точке x
VR и IR = Напряжение и ток на приемном конце
Zc = Характеристическое сопротивление
δ = Постоянная распространения
Z = Последовательное сопротивление на единицу длины на фазу
Y = Параллельная проводимость на единицу длины на фазу
Подставляя значение δ в вышеупомянутое уравнение для напряжения, мы получаем
Где,
Мы наблюдаем, что мгновенное напряжение состоит из двух членов, каждый из которых является функцией времени и расстояния. Таким образом, они представляют собой две бегущие волны. Первый член с положительным экспонентом представляет волну, движущуюся к приемному концу, и поэтому называется входящей волной. Второй член с отрицательным экспонентом представляет отраженную волну. В любой точке по линии напряжение является суммой обеих волн. То же самое верно и для токовых волн.
Теперь, если предположить, что сопротивление нагрузки (ZL) выбрано таким образом, что ZL = Zc, и мы знаем
Таким образом
и, следовательно, отраженная волна исчезает. Такая линия называется бесконечной линией. Она кажется источнику, что у линии нет конца, так как она не получает отраженной волны.
Таким образом, такое сопротивление, которое делает линию бесконечной, называется surge impedance. Его значение составляет около 400 Ом, а фазовый угол изменяется от 0 до -15 градусов для воздушных линий и около 40 Ом для подземных кабелей.
Термин surge impedance используется в связи с перенапряжениями на линии передачи, которые могут быть вызваны молнией или коммутацией, где потери на линии можно пренебречь, так что
Теперь, когда мы поняли, что такое Surge Impedance, мы можем легко определить Surge Impedance Loading.
SIL определяется как мощность, передаваемая линией на чисто резистивную нагрузку, равную значению surge impedance этой линии. Поэтому мы можем записать
Единица измерения SIL — Ватт или МВт.
Когда линия завершается surge impedance, напряжение на приемном конце равно напряжению на отправном конце, и этот случай называется плоским профилем напряжения. На следующем рисунке показан профиль напряжения для различных случаев загрузки.
Также следует отметить, что surge impedance и, следовательно, SIL не зависят от длины линии. Значение surge impedance будет одинаковым во всех точках линии, а также напряжение.
В случае компенсированной линии значение surge impedance будет скорректировано соответственно, как
Где, Kse = % серийной емкостной компенсации Cse
KCsh = % параллельной емкостной компенсации Csh
Klsh = % параллельной индуктивной компенсации Lsh
Уравнение для SIL теперь будет использовать модифицированный Zs.
Заявление: Уважайте оригинальные, хорошие статьи стоит делиться, если есть нарушение авторских прав, пожалуйста, свяжитесь для удаления.
