Obremenitvena talna impedanca je zelo pomemben parameter pri študijah električnih sistemov, saj se uporablja za napoved maksimalne obremenitvene zmogljivosti prenosnih vodov.
Toda preden razumemo SIL, moramo najprej imeti idejo o tem, kaj je talna impedanca (Zs). To lahko definiramo na dva načina, en preprost in drug malo natančnejši.
Metoda 1
Dobro znano dejstvo je, da dolgi prenosni vodi (> 250 km) imajo distribuirano induktivnost in kapacitivnost kot svojo intrinzično lastnost. Ko je vod nabit, komponenta kapacitivnosti posreduje reaktivno moč vodu, medtem ko komponenta induktivnosti absorbuje reaktivno moč. Če zdaj vzamemo ravnovesje med dvema reaktivnima močma, pridemo do naslednje enačbe
Kapacitivni VAR = Induktivni VAR
Kjer,
V = Fazna napetost
I = Tok voda
Xc = Kapacitivna reaktivna odpornost po fazah
XL = Induktivna reaktivna odpornost po fazah
Po poenostavitvi
Kjer,
f = Frekvenca sistema
L = Induktivnost na enoto dolžine voda
l = Dolžina voda
Torej dobimo,
Ta količina, ki ima dimenzije upornosti, je talna impedanca. To lahko smatramo za popolnoma uporno breme, ki, če je povezano na prejemni konec voda, bo reaktivna moč, generirana s kapacitivno reaktivno odpornostjo, popolnoma absorbirana z induktivno reaktivno odpornostjo voda.
To ni nič drugega kot karakteristična impedanca (Zc) brezizgubnega voda.
Metoda 2
Iz natančnega reševanja dolgih prenosnih vodov pridemo do naslednje enačbe za napetost in tok na katerem koli mestu voda na razdalji x od prejemnega konca
Kjer,
Vx in Ix = Napetost in tok na točki x
VR in IR = Napetost in tok na prejemnem koncu
Zc = Karakteristična impedanca
δ = Propagacijska konstanta
Z = Serijska impedanca na enoto dolžine po fazah
Y = Strani admittance na enoto dolžine po fazah
Vstavitev vrednosti δ v zgornjo enačbo napetosti pridemo do
Kjer,
Opazimo, da trenutna napetost sestoji iz dveh členov, vsak od njih je funkcija časa in razdalje. Tako predstavljata dve potekajoči valovanji. Prvi je pozitiven eksponentni del, ki predstavlja val, ki se premika proti prejemnemu koncu, in se zato imenuje padajoči val. Drugi del s negativnim eksponentom pa predstavlja odražen val. Na katerem koli mestu voda je napetost vsota obeh valov. Enako velja tudi za valove toka.
Zdaj, če predpostavimo, da je obremenitvena impedanca (ZL) izbrana tako, da je ZL = Zc, in vemo
Torej
in odražen val izgine. Tak vod se imenuje neskončni vod. Viru se zdi, da vod nima konca, ker ne prejme nobenega odraženega vala.
Torej, takšna impedanca, ki vod spremeni v neskončni vod, se imenuje talna impedanca. Njena vrednost je okoli 400 ohmov in fazni kot variira od 0 do –15 stopinj za površinske vode in okoli 40 ohmov za podzemne kabelske vode.
Izraz talna impedanca se uporablja v zvezi z talnimi udari na prenosnem vodu, ki so lahko zaradi nevihte ali preklopljenja, kjer se izgube voda lahko zanemarijo, tako da
Ko smo razumeli talno impedanco, lahko enostavno definiramo obremenitveno talno impedanco.
SIL je definiran kot moč, ki jo vod posreduje popolnoma upornemu bremenu, ki je enak talni impedanci tega voda. Torej lahko zapišemo
Enota SIL je vat ali MW.
Ko je vod zaključen s talno impedanco, je napetost na prejemnem koncu enaka napetosti na oddajnem koncu, in ta primer se imenuje ravna profil napetosti. Slednja slika prikazuje profil napetosti za različne obremenitvene primere.
Prav tako je treba opozoriti, da je talna impedanca in s tem tudi SIL neodvisna od dolžine voda. Vrednost talne impedanci bo enaka na vseh točkah voda in tudi napetost.
V primeru kompenziranega voda bo vrednost talne impedance prilagojena ustrezno, kot
Kjer, Kse = % serijske kapacitivne kompenzacije z Cse
KCsh = % stranske kapacitivne kompenzacije z Csh
Klsh = % stranske induktivne kompenzacije z Lsh
Enačba za SIL bo zdaj uporabila modificirano Zs.
Izjava: Spoštujte original, dobre članke so vredne delitve, če gre za kršitev avtorskih pravic, se posvetujte z brisanjem.
