Hiệu ứng Ferranti trong đường dây truyền tải: Điều gì là nó?

Hiệu ứng Ferranti là gì?

Hiệu ứng Ferranti là hiện tượng mô tả sự tăng áp suất điện tại đầu nhận của một đường dây truyền tải dài so với áp suất điện tại đầu gửi. Hiệu ứng Ferranti phổ biến hơn khi tải rất nhỏ hoặc không có tải được kết nối (tức là mạch mở). Hiệu ứng Ferranti có thể được nêu dưới dạng hệ số hoặc tỷ lệ phần trăm tăng.

Trong thực tế, chúng ta biết rằng, đối với tất cả các hệ thống điện dòng điện chảy từ vùng có tiềm năng cao đến vùng có tiềm năng thấp, để bù đắp cho hiệu điện thế tồn tại trong hệ thống. Trong tất cả các trường hợp thực tế, điện áp đầu gửi cao hơn điện áp đầu nhận do tổn thất đường dây, nên dòng điện chảy từ nguồn hoặc đầu cung cấp đến tải.

Nhưng vào năm 1890, ông S.Z. Ferranti đã đưa ra một lý thuyết đáng kinh ngạc về đường dây truyền tải trung bình hoặc đường dây truyền tải xa, đề xuất rằng trong trường hợp tải nhẹ hoặc hoạt động không tải của hệ thống truyền tải, điện áp đầu nhận thường tăng vượt quá điện áp đầu gửi, dẫn đến hiện tượng được gọi là hiệu ứng Ferranti trong hệ thống điện.

Hiệu ứng Ferranti trong Đường Dây Truyền Tải

Một đường dây truyền tải dài có thể được coi là chứa một lượng lớn điện dung và điện cảm phân bố dọc theo toàn bộ chiều dài của đường dây. Hiệu ứng Ferranti xảy ra khi dòng điện do điện dung phân bố của đường dây tự nó lớn hơn dòng điện liên quan đến tải ở đầu nhận của đường dây (trong trường hợp tải nhẹ hoặc không tải).

Dòng điện sạc tụ này dẫn đến sự giảm điện áp trên cuộn cảm của hệ thống truyền tải, đồng pha với điện áp đầu gửi. Sự giảm điện áp này tiếp tục tăng cộng thêm khi di chuyển về phía đầu tải của đường dây và do đó, điện áp đầu nhận có xu hướng lớn hơn điện áp áp dụng, dẫn đến hiện tượng được gọi là hiệu ứng Ferranti trong hệ thống điện. Chúng tôi minh họa điều này bằng sơ đồ vectơ dưới đây.

Vì vậy, cả hiệu ứng điện dung và điện cảm của đường dây truyền tải đều chịu trách nhiệm cho hiện tượng này, và do đó, hiệu ứng Ferranti là không đáng kể trong trường hợp của một đường dây truyền tải ngắn vì cuộn cảm của loại đường dây này gần như bằng không. Nói chung, đối với một đường dây 300 km hoạt động ở tần số 50 Hz, điện áp đầu nhận không tải đã được tìm thấy là cao hơn 5% so với điện áp đầu gửi.

Bây giờ, để phân tích hiệu ứng Ferranti, hãy xem xét các sơ đồ vectơ được hiển thị ở trên.
Ở đây, Vr được coi là vectơ tham chiếu, được biểu diễn bởi OA.

Điều này được biểu diễn bởi vectơ OC.

Bây giờ, trong trường hợp của một "đường dây truyền tải dài," đã được quan sát thực tế rằng điện trở của đường dây điện là rất nhỏ so với điện kháng. Do đó, chúng ta có thể giả định độ dài của vectơ Ic R = 0; chúng ta có thể coi sự tăng điện áp chỉ do OA – OC = giọt điện phản ứng trong đường dây.

Bây giờ, nếu chúng ta coi c0 và L0 là giá trị của điện dung và cuộn cảm mỗi km của đường dây truyền tải, trong đó l là chiều dài của đường dây.

Do đó, trong trường hợp của một đường dây truyền tải dài, điện dung được phân bố dọc theo toàn bộ chiều dài, dòng điện trung bình chảy qua là,

Do đó, sự tăng điện áp do cuộn cảm đường dây được cho bởi,

Từ phương trình trên, rõ ràng rằng sự tăng điện áp tại đầu nhận tỷ lệ thuận với bình phương của chiều dài đường dây, và do đó, trong trường hợp của một đường dây truyền tải dài, nó tiếp tục tăng theo chiều dài, và thậm chí vượt quá điện áp đầu gửi, dẫn đến hiện tượng gọi là hiệu ứng Ferranti. Nếu bạn muốn được kiểm tra về hiệu ứng Ferranti và các chủ đề liên quan đến hệ thống điện, hãy xem câu hỏi trắc nghiệm về hệ thống điện (Câu Hỏi Đa Lựa Chọn).

Tuyên bố: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.