Ferranti učinek v prenosnih linijah: Kaj je to?

Kaj je Ferranti učinek?

Ferranti učinek je pojav, ki opisuje povečanje napetosti na prejemniški strani dolgega prenosnega vodnika glede na napetost na oddajniški strani. Ferranti učinek je pogosteje prisoten, ko je obtega zelo majhen ali pa sploh ni (tj. pri odprtih krožnih vezjah). Ferranti učinek lahko izrazimo kot faktor ali kot procentno povečanje.

V praksi vemo, da v vseh električnih sistemih tok teče od območja višje potencialne razlike do območja nižje potencialne razlike, da kompenzira električno potencialno razliko, ki obstaja v sistemu. V vseh praktičnih primerih je napetost na oddajniški strani višja kot napetost na prejemniški strani zaradi izgub v vodniku, zato tok teče od viru ali oddajniške strani do obtege.

Ampak Sir S.Z. Ferranti leta 1890 je predstavil presenečujočo teorijo o srednje daljinskih prenosnih vodnikih, ki je predlagal, da se pri lahkem obtegu ali brez obteže prenosnega sistema napetost na prejemniški strani pogosto poveča preko napetosti na oddajniški strani, kar vodi do pojavnika, znanega kot Ferranti učinek v elektroenergetsistemih.

Ferranti učinek v prenosnem vodniku

Dolg prenosni vodnik lahko smatramo za sestavljen iz značilno visoke količine kapacitance in induktivnosti, ki so porazdeljene po celotni dolžini vodnika. Ferranti učinek nastane, ko je tok, ki ga povzroči porazdeljena kapacitanca vodnika, večji od tega, ki je povezan z obtežjo na prejemniški strani vodnika (pri lahkem ali brez obteže).

Ta tok za nabiranje kondenzatorja vodi do padca napetosti v induktorju prenosnega sistema, ki je v fazi s napetostjo na oddajniški strani. Ta padec napetosti se nadaljuje aditivno, ko se premikamo proti obteži, in zato se napetost na prejemniški strani poveča preko uporabljene napetosti, kar vodi do pojavnika, znanega kot Ferranti učinek v elektroenergetsistemih. To ilustriramo s pomočjo fazorskega diagrama spodaj.

Tako sta kapacitancni in induktivni učinki prenosnega vodnika enako odgovorni za ta poseben pojavev, zato je Ferranti učinek zanemarljiv v primeru kratkog prenosnega vodnika, saj se induktor takega vodnika praktično smatra blizu nič. V splošnem za 300 km vodnik, ki deluje pri frekvenci 50 Hz, je bilo najdeno, da je napetost na prejemniški strani brez obteže približno 5 % višja kot napetost na oddajniški strani.

Zdaj za analizo Ferranti učinka upoštevajmo fazorske diagrame, prikazane zgoraj.
Tukaj je Vr referenčni fazor, predstavljen s OA.

To je predstavljeno s fazorom OC.

V primeru "dolgega prenosnega vodnika" je praktično opaženo, da je električni upor vodnika zanemarljivo majhen v primerjavi z reaktivnim uporom. Zato lahko predpostavimo, da je dolžina fazora Ic R = 0; lahko predpostavimo, da je povečanje napetosti samo zaradi OA – OC = reaktivni padec v vodniku.

Če predpostavimo, da so c0 in L0 vrednosti kapacitance in induktivnosti na km prenosnega vodnika, kjer je l dolžina vodnika.

Ker je v primeru dolgega prenosnega vodnika kapacitanca porazdeljena skozi njegovo dolžino, je povprečni tok, ki teče,

Tako je povečanje napetosti zaradi induktivnosti vodnika podano z:

Iz zgornje enačbe je popolnoma očitno, da je povečanje napetosti na prejemniški strani neposredno sorazmerno s kvadratom dolžine vodnika, zato v primeru dolgega prenosnega vodnika se nadaljuje z dolžino in celo presega uporabljeno napetost na oddajniški strani, kar vodi do pojavnika, znanega kot Ferranti učinek. Če bi želeli biti testirani o Ferranti učinku in povezanimi temami elektroenergetsistemov, preverite naše večkratne izbire (MCQ) iz elektroenergetsistemov.

Izjava: Spoštujte izvirnike, dobre članke so vredni delitve, če gre za kršitev avtorskih pravic, se obvestite z brisanjem.