Эффект Ферранти на линиях передач: Что это такое?

چه هست فرانتی افکت؟

پدیده‌ای که به آن فرانتی افکت می‌گویند، توصیف افزایش ولتاژ در سمت گیرنده خط انتقال بلند نسبت به ولتاژ سمت ارسال است. فرانتی افکت بیشتر زمانی رخ می‌دهد که بار بسیار کم باشد یا هیچ باری متصل نباشد (یعنی مدار باز). فرانتی افکت می‌تواند به صورت ضریب یا درصد افزایش بیان شود.

در عمل عمومی می‌دانیم که برای تمامی سیستم‌های الکتریکی جریان از منطقه بالاتر پتانسیل به منطقه پایین‌تر پتانسیل جریان می‌یابد تا اختلاف پتانسیل الکتریکی موجود در سیستم را جبران کند. در تمامی موارد عملی، ولتاژ سمت ارسال بیشتر از ولتاژ سمت گیرنده است به دلیل تلفات خط، بنابراین جریان از منبع یا سمت تأمین به بار جریان می‌یابد.

اما سر S.Z. فرانتی در سال ۱۸۹۰ یک نظریه شگفت‌انگیز درباره خطوط انتقال متوسط و بلند مسافت ارائه داد که پیشنهاد می‌کرد در صورت بارگذاری کم یا بدون بار، ولتاژ سمت گیرنده غالباً فراتر از ولتاژ سمت ارسال افزایش می‌یابد که به پدیده‌ای معروف به فرانتی افکت در سیستم قدرت می‌انجامد.

فرانتی افکت در خط انتقال

یک خط انتقال بلند می‌تواند شامل مقدار قابل توجهی ظرفیت و الکترومغناطیس توزیع شده در طول کل خط باشد. فرانتی افکت زمانی رخ می‌دهد که جریان مصرفی توسط ظرفیت توزیع شده خط خود بیشتر از جریان مرتبط با بار در سمت گیرنده خط (در حالت بارگذاری کم یا بدون بار) باشد.

این جریان شارژ کننده کندسان باعث افت ولتاژ در الکترومغناطیس خط انتقال می‌شود که با ولتاژ سمت ارسال هم‌فاز است. این افت ولتاژ با حرکت به سمت بارگیر افزایش یافته و در نتیجه ولتاژ سمت گیرنده بزرگتر از ولتاژ اعمال شده می‌شود که به پدیده‌ای معروف به فرانتی افکت در سیستم قدرت می‌انجامد. ما این مسئله را با کمک نمودار فازی زیر نشان می‌دهیم.

بنابراین هم ظرفیت و هم الکترومغناطیس خط انتقال به حدودی برای وقوع این پدیده مسئول هستند و بنابراین فرانتی افکت در صورت خط انتقال کوتاه قابل چشم‌پوشی است زیرا الکترومغناطیس چنین خطی در عمل به صفر نزدیک می‌شود. به طور کلی برای یک خط ۳۰۰ کیلومتری که در فرکانس ۵۰ هرتز عمل می‌کند، ولتاژ سمت گیرنده در حالت بدون بار ۵٪ بیشتر از ولتاژ سمت ارسال است.

حال برای تحلیل فرانتی افکت، نمودارهای فازی بالا را در نظر بگیرید.
Vr به عنوان فازور مرجع در نظر گرفته شده و با OA نمایش داده می‌شود.

این با فازور OC نمایش داده می‌شود.

حال در صورت یک "خط انتقال بلند"، مشاهده شده است که مقاومت الکتریکی خط نسبت به واکنش خط بسیار کوچک است. بنابراین می‌توانیم طول فازور Ic R = 0 در نظر بگیریم؛ می‌توانیم افزایش ولتاژ فقط به دلیل OA – OC = افت واکنشی در خط در نظر بگیریم.

حال اگر c0 و L0 مقادیر ظرفیت و الکترومغناطیس برای هر کیلومتر خط انتقال باشند، که l طول خط است.

از آنجا که در صورت یک خط انتقال بلند، ظرفیت در طول کل خط توزیع شده است، جریان متوسط عبوری از آن به صورت زیر است،

بنابراین افزایش ولتاژ به دلیل الکترومغناطیس خط به صورت زیر است،

از معادله فوق به وضوح مشخص است که افزایش ولتاژ در سمت گیرنده مستقیماً متناسب با مجذور طول خط است و بنابراین در صورت یک خط انتقال بلند با افزایش طول، حتی فراتر از ولتاژ اعمال شده سمت ارسال می‌شود که به پدیده‌ای معروف به فرانتی افکت می‌انجامد. اگر می‌خواهید درباره فرانتی افکت و مباحث مرتبط با سیستم قدرت تست شوید، به سوالات چندگزینه‌ای (MCQ) ما در مورد سیستم قدرت مراجعه کنید.

بیانیه: احترام به اصل، مقالات خوبی که ارزش به اشتراک‌گذاری دارند، در صورت وجود نقض حق تکثیر لطفاً تماس بگیرید تا حذف شود.