Efecto Ferranti en Líneas de Transmisión: ¿Qué es?

¿Qué es el Efecto Ferranti?

El Efecto Ferranti es un fenómeno que describe el aumento de v tensión que ocurre en el extremo receptor de una línea de transmisión larga en relación con la tensión en el extremo de salida. El Efecto Ferranti es más prevalente cuando la carga es muy pequeña o no hay carga conectada (es decir, un circuito abierto). El Efecto Ferranti puede expresarse como un factor o como un porcentaje de aumento.

En la práctica general sabemos que, en todos los sistemas eléctricos, la corriente fluye desde la región de mayor potencial hacia la región de menor potencial, para compensar la diferencia de potencial eléctrico que existe en el sistema. En todos los casos prácticos, la tensión en el extremo de salida es mayor que la tensión en el extremo receptor debido a las pérdidas en la línea, por lo que la corriente fluye desde el origen o el extremo de suministro hacia la carga.

Pero Sir S.Z. Ferranti, en el año 1890, presentó una teoría asombrosa sobre las líneas de transmisión de media distancia o de larga distancia, sugiriendo que en caso de carga ligera o operación sin carga del sistema de transmisión, la tensión en el extremo receptor a menudo aumenta más allá de la tensión en el extremo de salida, llevando a un fenómeno conocido como Efecto Ferranti en un sistema de potencia.

Efecto Ferranti en Línea de Transmisión

Una línea de transmisión larga puede considerarse que posee una cantidad considerable de capacitancia y inductancia distribuidas a lo largo de toda la longitud de la línea. El Efecto Ferranti ocurre cuando la corriente absorbida por la capacitancia distribuida de la línea misma es mayor que la corriente asociada con la carga en el extremo receptor de la línea (durante carga ligera o sin carga).

Esta corriente de carga del condensador conduce a una caída de tensión a lo largo del inductor de la línea de transmisión, que está en fase con las tensiones en el extremo de salida. Esta caída de tensión sigue aumentando aditivamente a medida que nos movemos hacia el extremo de la carga, y, en consecuencia, la tensión en el extremo receptor tiende a ser mayor que la tensión aplicada, llevando al fenómeno llamado Efecto Ferranti en un sistema de potencia. Ilustramos esto con la ayuda de un diagrama fasorial a continuación.

Así, tanto la capacitancia como la inductancia de la línea de transmisión son igualmente responsables de este fenómeno particular, y por lo tanto, el Efecto Ferranti es insignificante en el caso de una línea de transmisión corta, ya que la inductancia de tal línea se considera prácticamente cercana a cero. En general, para una línea de 300 km operando a una frecuencia de 50 Hz, se ha encontrado que la tensión en el extremo receptor sin carga es un 5% mayor que la tensión en el extremo de salida.

Ahora, para el análisis del Efecto Ferranti, consideremos los diagramas fasoriales mostrados arriba.
Aquí, Vr se considera el fasor de referencia, representado por OA.

Esto está representado por el fasor OC.

Ahora, en el caso de una "línea de transmisión larga", se ha observado prácticamente que la resistencia eléctrica de la línea es despreciablemente pequeña en comparación con la reactancia de la línea. Por lo tanto, podemos asumir que la longitud del fasor Ic R = 0; podemos considerar que el aumento de tensión se debe solo a OA – OC = caída reactiva en la línea.

Ahora, si consideramos c0 y L0 son los valores de capacitancia e inductancia por km de la línea de transmisión, donde l es la longitud de la línea.

Dado que, en el caso de una línea de transmisión larga, la capacitancia está distribuida a lo largo de su longitud, la corriente promedio que fluye es,

Por lo tanto, el aumento de tensión debido al inductor de la línea se da por,

A partir de la ecuación anterior, es absolutamente evidente que el aumento de tensión en el extremo receptor es directamente proporcional al cuadrado de la longitud de la línea, y, por lo tanto, en el caso de una línea de transmisión larga, sigue aumentando con la longitud, e incluso supera la tensión de salida aplicada en ocasiones, llevando al fenómeno llamado Efecto Ferranti. Si le gustaría hacerse preguntas sobre el Efecto Ferranti y temas relacionados con sistemas de potencia, consulte nuestras preguntas de opción múltiple de sistemas de potencia (MCQ).

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