Surge Impedance Loading är en mycket viktig parameter när det gäller studien av elkraftsystem eftersom den används för att förutse den maximala belastningskapaciteten för förledningslinjer.
Innan vi förstår SIL, måste vi först ha en uppfattning om vad Surge Impedance (Zs) är. Det kan definieras på två sätt, ett enklare och ett mer rigoröst.
Metod 1
Det är väl känt att långa förledningslinjer (> 250 km) har distribuerad induktans och kapacitans som en inhärent egenskap. När linjen laddas, matar kapacitanskomponenten reaktiv effekt till linjen medan induktanskomponenten absorberar den reaktiva effekten. Om vi nu tar balansen mellan de två reaktiva effekterna kommer vi fram till följande ekvation
Kapacitiv VAR = Induktiv VAR
Där,
V = Fasvoltage
I = Linjeström
Xc = Kapacitiv reaktans per fas
XL = Induktiv reaktans per fas
Efter förenkling
Där,
f = Systemets frekvens
L = Induktans per enhet längd av linjen
l = Linjens längd
Så får vi,
Denna storhet, som har dimensionerna av motstånd, är Surge Impedance. Den kan betraktas som en ren resistiv last som, när den ansluts vid mottagarsidan av linjen, fullständigt absorberar den reaktiva effekt som genereras av kapacitiv reaktans.
Det är inget annat än Karakteristiskt Impedans (Zc) av en förlustfri linje.
Metod 2
Från den rigorösa lösningen av en lång förledningslinje får vi följande ekvation för spänning och ström vid någon punkt på linjen i avstånd x från mottagarsidan
Där,
Vx och Ix = Spänning och Ström vid punkt x
VR och IR = Spänning och Ström vid mottagarsidan
Zc = Karakteristiskt Impedans
δ = Propagationskonstant
Z = Seriemotstånd per enhet längd per fas
Y = Sidledsförstärkning per enhet längd per fas
När vi sätter in värdet för δ i ovanstående spänningsekvation får vi
Där,
Vi observerar att den ögonblickliga spänningen består av två termer, varav båda är funktioner av tid och avstånd. Så de representerar två resande vågor. Den första är den positiva exponentiella delen som representerar en våg som reser sig mot mottagarsidan och kallas därför incidentvågen. Medan den andra delen med negativ exponent representerar reflektionsvågen. Vid någon punkt längs linjen är spänningen summan av båda vågorna. Samma gäller för strömvågor också.
Nu, om antingen lastimpedansen (ZL) väljs så att ZL = Zc, och vi vet
Så
och reflektionsvågen försvinner. En sådan linje kallas oändlig linje. Den verkar för källan som om linjen inte har något slut eftersom den inte mottar någon reflektionsvåg.
Så, ett sådant impedans som gör linjen till en oändlig linje kallas surge impedans. Den har ett värde på cirka 400 ohm och fasvinkel som varierar mellan 0 och –15 grader för övergrundsledningar och runt 40 ohm för underjordskablar.
Termen surge impedans används dock i samband med surges på förledningslinjen, vilket kan bero på blixt eller koppling, där linjeförlusterna kan ignoreras så att
Nu när vi har förstått Surge Impedance, kan vi lätt definiera Surge Impedance Loading.
SIL definieras som effekten som levereras av en linje till en ren resistiv last med samma värde som surge impedansen för den linjen. Så kan vi skriva
Enheten för SIL är Watt eller MW.
När linjen avslutas av surge impedans är mottagarändras spänningen lika med sändarändras spänning och detta fall kallas platt spänningsprofil. Följande figur visar spänningsprofiler för olika belastningsfall.
Det bör också noteras att surge impedans och därför SIL är oberoende av linjens längd. Värdet för surge impedans kommer att vara detsamma vid alla punkter på linjen och därför också spänningen.
I fallet med en kompenserad linje kommer värdet för surge impedans att ändras enligt
Där, Kse = % av seriekapacitiv kompensation av Cse
KCsh = % av sidledskapacitiv kompensation av Csh
Klsh = % av sidledsinduktiv kompensation av Lsh
Ekvationen för SIL kommer nu att använda den modifierade Zs.
Uttryck: Respektera det ursprungliga, godartade artiklar är värda att dela, om det finns intrång kontakta för att radera.
