Effet Ferranti dans les lignes de transmission : Qu'est-ce que c'est?

Qu'est-ce que l'effet Ferranti?

L'effet Ferranti est un phénomène qui décrit l'augmentation de la tension qui se produit à l'extrémité réceptrice d'une ligne de transmission longue par rapport à la tension à l'extrémité émettrice. L'effet Ferranti est plus prévalent lorsque la charge est très faible, ou lorsqu'aucune charge n'est connectée (c'est-à-dire un circuit ouvert). L'effet Ferranti peut être exprimé en facteur, ou en pourcentage d'augmentation.

En pratique générale, nous savons que, dans tous les systèmes électriques, le courant circule de la région de potentiel élevé vers la région de potentiel bas, pour compenser la différence de potentiel électrique qui existe dans le système. Dans tous les cas pratiques, la tension à l'extrémité émettrice est supérieure à la tension à l'extrémité réceptrice en raison des pertes de ligne, donc le courant circule de la source ou de l'extrémité d'alimentation vers la charge.

Mais Sir S.Z. Ferranti, en 1890, a proposé une théorie surprenante concernant les lignes de transmission moyennes ou longues distances, suggérant qu'en cas de charge légère ou de fonctionnement sans charge du système de transmission, la tension à l'extrémité réceptrice souvent augmente au-delà de la tension à l'extrémité émettrice, conduisant à un phénomène connu sous le nom d'effet Ferranti dans un système de puissance.

L'effet Ferranti dans la ligne de transmission

Une ligne de transmission longue peut être considérée comme composée d'une quantité considérable de capacité et d'inductance réparties sur toute la longueur de la ligne. L'effet Ferranti se produit lorsque le courant absorbé par la capacité distribuée de la ligne lui-même est supérieur au courant associé à la charge à l'extrémité réceptrice de la ligne (lors d'une charge légère ou sans charge).

Ce courant de charge du condensateur entraîne une chute de tension sur l'inducteur de la ligne de transmission qui est en phase avec les tensions à l'extrémité émettrice. Cette chute de tension continue à augmenter de manière additive à mesure que nous nous rapprochons de l'extrémité de la charge, et par conséquent, la tension à l'extrémité réceptrice tend à devenir plus grande que la tension appliquée, conduisant au phénomène appelé effet Ferranti dans un système de puissance. Nous illustrons cela à l'aide d'un diagramme vectoriel ci-dessous.

Ainsi, les effets de la capacité et de l'inducteur de la ligne de transmission sont également responsables de ce phénomène, et par conséquent, l'effet Ferranti est négligeable dans le cas d'une ligne de transmission courte car l'inducteur de telle ligne est pratiquement considéré comme étant proche de zéro. En général, pour une ligne de 300 km fonctionnant à une fréquence de 50 Hz, la tension à l'extrémité réceptrice sans charge a été trouvée 5% plus élevée que la tension à l'extrémité émettrice.

Maintenant, pour l'analyse de l'effet Ferranti, examinons les diagrammes vectoriels montrés ci-dessus.
Ici, Vr est considéré comme le vecteur de référence, représenté par OA.

Cela est représenté par le vecteur OC.

Maintenant, dans le cas d'une "ligne de transmission longue", il a été observé en pratique que la résistance électrique de la ligne est négligeable par rapport à la réactance de la ligne. Par conséquent, nous pouvons supposer que la longueur du vecteur Ic R = 0; nous pouvons considérer que l'augmentation de la tension est due uniquement à OA – OC = chute réactive dans la ligne.

Maintenant, si nous considérons c0 et L0 comme les valeurs de la capacité et de l'inducteur par km de la ligne de transmission, où l est la longueur de la ligne.

Comme, dans le cas d'une ligne de transmission longue, la capacité est répartie sur toute sa longueur, le courant moyen qui circule est,

Ainsi, l'augmentation de la tension due à l'inducteur de la ligne est donnée par,

D'après l'équation ci-dessus, il est absolument évident que l'augmentation de la tension à l'extrémité réceptrice est directement proportionnelle au carré de la longueur de la ligne, et par conséquent, dans le cas d'une ligne de transmission longue, elle continue à augmenter avec la longueur, et dépasse même parfois la tension appliquée à l'extrémité émettrice, conduisant au phénomène appelé effet Ferranti. Si vous souhaitez être interrogé sur l'effet Ferranti et les sujets liés aux systèmes de puissance, consultez nos QCM de systèmes de puissance (Questions à Choix Multiples).

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