Ferranti-effekt i kraftledninger: Hva er det?

Hva er Ferranti-effekten?

Ferranti-effekten er et fenomen som beskriver økningen i spenning som oppstår ved mottaksenden av en lang overføringslinje i forhold til spenningen ved sendeenden. Ferranti-effekten er mer utbredt når belastningen er veldig liten, eller det ikke er noen belastning tilkoblet (dvs. åpen sirkuit). Ferranti-effekten kan uttrykkes som en faktor, eller som en prosentvis økning.

I generell praksis vet vi at for alle elektriske systemer strøm flyter fra området med høyere potensial til området med lavere potensial, for å kompensere for den elektriske potensielle forskjellen som eksisterer i systemet. I alle praktiske tilfeller er spenningen ved sendeenden høyere enn ved mottaksenden på grunn av linjetap, så strøm flyter fra kildesiden eller forsyningsenden til belastningen.

Men Sir S.Z. Ferranti, i 1890, kom med en forbløffende teori om medium overføringslinjer eller lange distanseoverføringslinjer, som foreslo at i tilfeller med lett belasted eller ubelasted drift av overføringsystemet, spenningen ved mottaksenden ofte øker over spenningen ved sendeenden, noe som fører til et fenomen kjent som Ferranti-effekt i et strømsystem.

Ferranti-effekt i overføringslinje

En lang overføringslinje kan betraktes som å bestå av en betydelig mengde kapasitans og induktans fordelt over hele linjens lengde. Ferranti-effekten oppstår når strømmen tatt av linjens distribuerte kapasitans er større enn strømmen assosiert med belastningen ved mottaksenden av linjen (under lett eller ingen belastning).

Denne kondensatorladingstrømmen fører til en spenningsfall over linjens induktor i overføringsystemet, som er i fase med spenningen ved sendeenden. Dette spenningsfallet fortsetter å øke additivt mens vi beveger oss mot belastningsenden av linjen, og deretter tendere spenningen ved mottaksenden til å bli større enn den anvendte spenningen, noe som fører til fenomenet kjent som Ferranti-effekt i strømsystemet. Vi illustrerer dette med hjelp av et fasordiagram nedenfor.

Så både kapasitans- og induktoreffekten av overføringslinje er like ansvarlige for at dette spesielle fenomenet skal forekomme, og derfor er Ferranti-effekten neglisjerbar i tilfelle en kort overføringslinje da induktoren av slik en linje praktisk talt regnes som nær null. Generelt for en 300 km linje som opererer med en frekvens på 50 Hz, har det blitt funnet at spenningen ved mottaksenden uten belastning er 5% høyere enn spenningen ved sendeenden.

Nå, for analysen av Ferranti-effekten, la oss betrakte fasordiagrammet vist ovenfor.
Her blir Vr betraktet som referansefasor, representert av OA.

Dette representeres av fasoren OC.

Nå, i tilfelle en "lang overføringslinje," har det praktisk sett blitt observert at linjens elektriske motstand er neglisjerabel sammenlignet med linjereaktansen. Derfor kan vi anta at lengden av fasoren Ic R = 0; vi kan betrakte stigningen i spenningen bare skyldes OA – OC = reaktiv fall i linjen.

Nå, hvis vi betrakter c0 og L0 som verdier av kapasitans og induktor per km av overføringslinjen, hvor l er lengden av linjen.

Siden, i tilfelle en lang overføringslinje, er kapasitansen fordelt gjennom hele dens lengde, er gjennomsnittlig strøm som flyter,

Dermed er stigningen i spenningen på grunn av linjens induktor gitt av,

Fra den ovennevnte ligningen er det absolutt tydelig at stigningen i spenningen ved mottaksenden er direkte proporsjonal med kvadratet av linjens lengde, og derfor i tilfelle en lang overføringslinje holder den på å øke med lengde, og går noen ganger over den anvendte spenningen ved sendeenden, noe som fører til fenomenet kjent som Ferranti-effekt. Hvis du ønsker å bli testet på Ferranti-effekten og relaterte strømsystemtema, sjekk ut vår strømsystem MCQ (flervalgsoppgaver).

Erklæring: Respekt for original, god artikler verdt å dele, ved infringement kontakt slett.