Ferranti-effekt i förbindelser: Vad är det?

Vad är Ferranti-effekten?

Ferranti-effekten är ett fenomen som beskriver ökningen av spänning som inträffar vid mottagande änden av en lång överföringsledning i förhållande till spänningen vid sändande änden. Ferranti-effekten är mer utbrett när belastningen är mycket liten eller ingen alls är ansluten (dvs. öppen krets). Ferranti-effekten kan anges som en faktor eller som en procentuell ökning.

I allmän praktik vet vi att ström flödar från regioner med högre potential till regioner med lägre potential för att kompensera den elektriska potentialskillnaden som existerar i systemet. I alla praktiska fall är spänningen vid sändande änden högre än vid mottagande änden på grund av ledningsförluster, så ström flödar från källan eller försörjningsänden till belastningen.

Men Sir S.Z. Ferranti kom 1890 med en förvånande teori om medellängda överföringsledningar eller långdistansöverföringsledningar som antyder att vid lätta belastningar eller ingen belastning, ökar ofta spänningen vid mottagande änden bortom spänningen vid sändande änden, vilket leder till ett fenomen kallat Ferranti-effekt i ett energisystem.

Ferranti-effekt i överföringsledning

En lång överföringsledning kan betraktas som bestående av en betydande mängd kapacitans och induktans fördelade över hela ledningens längd. Ferranti-effekten inträffar när strömmen som dras av den fördelade kapacitansen i ledningen själva är större än strömmen som är associerad med belastningen vid mottagande änden av ledningen (under lätta eller ingen belastning).

Denna kapacitetsladdningsström leder till en spänningsfall över ledningens induktans i överföringssystemet, vilket är fasen med spänningen vid sändande änden. Detta spänningsfall fortsätter att öka additivt när vi rör oss mot belastningsänden av ledningen, och därefter tenderar spänningen vid mottagande änden att bli större än den tillämpade spänningen, vilket leder till det fenomen som kallas Ferranti-effekt i ett energisystem. Vi illustrerar detta med hjälp av en fasordiagram nedan.

Så både kapacitans- och induktanseffekten av överföringsledning är lika ansvariga för att detta specifika fenomen ska inträffa, och därför är Ferranti-effekten försumbar i fallet med en kort överföringsledning eftersom induktansen i en sådan ledning praktiskt sett betraktas som nära noll. Generellt för en 300 km ledning som drivs vid en frekvens på 50 Hz har det visat sig att spänningen vid mottagande änden utan belastning är 5 % högre än spänningen vid sändande änden.

Nu för analysen av Ferranti-effekten låt oss överväga fasordiagrammen som visas ovan.
Här anses Vr vara referensfasorn, representerad av OA.

Detta representeras av fasorn OC.

Nu i fallet med en lång överföringsledning, har det praktiskt observerats att ledningens elektriska resistans är försumbart liten jämfört med ledningens reaktans. Därför kan vi anta att längden på fasorn Ic R = 0; vi kan anta att ökningen av spänningen beror endast på OA – OC = reaktiv fall i ledningen.

Nu om vi antar c0 och L0 är värdena av kapacitans och induktans per km av överföringsledningen, där l är ledningens längd.

Eftersom, i fallet med en lång överföringsledning, är kapacitansen fördelad genom hela dess längd, är den genomsnittliga strömmen som flödar,

Så ökningen av spänningen på grund av ledningens induktans ges av,

Av ovanstående ekvation är det absolut uppenbart att ökningen av spänningen vid mottagande änden är direkt proportionell till kvadraten av ledningens längd, och därför i fallet med en lång överföringsledning fortsätter den att öka med längden, och går ibland även över den tillämpade spänningen vid sändande änden, vilket leder till fenomenet kallat Ferranti-effekt. Om du vill bli testad på Ferranti-effekten och relaterade energisystemämnen, kolla in vår energisystem MCQ (flervalsfrågor).

Uttalande: Respektera det ursprungliga, bra artiklar är värda att dela, om det finns upphovsrättsskydd kontakta oss för borttagning.