Ferranti Efekt u prijenosnim linijama: Što je to?

Što je Ferranti efekt?

Ferranti efekt je pojava koja opisuje povećanje napona na primateljskom kraju dugog prijenosnog voda u odnosu na napon na pošiljateljskom kraju. Ferranti efekt je češći kada je opterećenje vrlo malo ili ne postoji (tj. otvoreni krug). Ferranti efekt može se izraziti kao faktor ili kao postotak povećanja.

Uobičajeno znamo da u svim električnim sustavima struja teče od područja višeg potencijala prema području nižeg potencijala kako bi se nadomestila električna razlika potencijala koja postoji u sustavu. U svim praktičnim slučajevima, napon na pošiljateljskom kraju je veći od napona na primateljskom kraju zbog gubitaka na vodu, pa struja teče od izvora ili priključnog kraja prema opterećenju.

Ali Sir S.Z. Ferranti, 1890. godine, došao je s iznenađujućom teorijom o srednjim prijenosnim vodovima ili dugim prijenosnim vodovima, sugerirajući da u slučaju laganog opterećenja ili rada bez opterećenja, napon na primateljskom kraju često poraste iznad napona na pošiljateljskom kraju, što dovodi do pojave poznate kao Ferranti efekt u elektroenergetskom sustavu.

Ferranti efekt u prijenosnom vodu

Dugi prijenosni vod može se smatrati sastavljenim od značajne količine kapacitance i induktivnosti raspodijeljenih duž cijele duljine voda. Ferranti efekt nastupa kada je struja uzeta od distribuirane kapacitance voda veća od struje vezane uz opterećenje na primateljskom kraju voda (tijekom laganog ili bez opterećenja).

Ova struja za punjenje kondenzatora dovodi do pada napona na induktivnosti prijenosnog voda, koji je u fazi s naponom na pošiljateljskom kraju. Taj pad napona kontinuirano raste dodatno dok se krećemo prema kraju opterećenja voda, a zatim napon na primateljskom kraju teži da bude veći od primijenjenog napona, što dovodi do pojave poznate kao Ferranti efekt u elektroenergetskom sustavu. To ilustriramo pomoću faznog dijagrama ispod.

Tako su i kapacitivni i induktivni efekti prijenosnog voda jednako odgovorni za ovu pojavinu, a stoga je Ferranti efekt zanemariv u slučaju kratkog prijenosnog voda, jer se induktivnost takvog voda praktički smatra blizu nule. Općenito, za vod duljine 300 km koji radi na frekvenciji od 50 Hz, prazan napon na primateljskom kraju pronađen je 5% veći od napona na pošiljateljskom kraju.

Sada, za analizu Ferranti efekta, promotrimo fazne dijagrame prikazane iznad.
Ovdje, Vr smatra se referentnim fazorom, predstavljenim s OA.

To je predstavljeno fazorom OC.

Sada, u slučaju "dugog prijenosnog voda," praktično se promatra da je otpor voda zanemariv u usporedbi s reaktivnim otporom. Stoga možemo pretpostaviti da je duljina fazora Ic R = 0; možemo smatrati da se povećanje napona događa samo zbog OA – OC = reaktivni pad na vodu.

Sada, ako pretpostavimo da su c0 i L0 vrijednosti kapacitance i induktivnosti po kilometru prijenosnog voda, gdje je l duljina voda.

Budući da je u slučaju dugog prijenosnog voda kapacitance distribuirana duž cijele duljine, prosječna struja koja teče je,

Tako je povećanje napona zbog induktivnosti voda dato sa,

Iz gornje jednadžbe je apsolutno jasno da je povećanje napona na primateljskom kraju direktno proporcionalno kvadratu duljine voda, stoga u slučaju dugog prijenosnog voda ono kontinuirano raste s duljinom, i čak može preći iznad primijenjenog napona na pošiljateljskom kraju, što dovodi do pojave poznate kao Ferranti efekt. Ako biste željeli biti testirani o Ferranti efektu i povezanim temama elektroenergetskog sustava, pogledajte naše izborne pitanja iz elektroenergetskog sustava (Multiple Choice Questions).

Izjava: Poštujte original, dobre članke vrijede za djeljenje, ukoliko postoji prekršaj autorskih prava molim obrisati.