Was ist eine Mittelspannungsleitung?

Definition der Mittelspannungsleitung

Eine Mittelspannungsleitung wird als Leitung mit einer Länge zwischen 80 km (50 Meilen) und 250 km (150 Meilen) definiert.

Eine Mittelspannungsleitung wird als Leitung mit einer effektiven Länge von mehr als 80 km (50 Meilen) aber weniger als 250 km (150 Meilen) definiert. Im Gegensatz zu einer Kurzstreckenleitung ist der Ladestrom einer Mittelspannungsleitung beträchtlich, weshalb die Schuntkapazität berücksichtigt werden muss (dies gilt auch für Langstreckenleitungen). Diese Schuntkapazität wird in der Admittanz ("Y") der ABCD-Schaltkreisparameter erfasst.

Die ABCD-Parameter einer Mittelspannungsleitung werden mithilfe einer gebündelten Schuntadmittanz und einer gebündelten Reihenimpedanz berechnet. Diese Parameter können durch drei verschiedene Modelle dargestellt werden:

• Nominales Π-Modell (nominales Pi-Modell)

• Nominales T-Modell (nominales T-Modell)

• Endkondensatormethode

Lassen Sie uns nun eine detaillierte Diskussion dieser oben genannten Modelle führen und die ABCD-Parameter für Mittelspannungsleitungen herleiten.

Bedeutung der Schuntkapazität

Die Schuntkapazität ist bei Mittelspannungsleitungen aufgrund des Leitungsladestroms bedeutend und muss berücksichtigt werden.

Nominales Π-Modell

Im Fall eines nominales Π-Modells (d.h. nominalem Pi-Modell) befindet sich die gebündelte Reihenimpedanz in der Mitte des Schaltkreises, während die Schuntadmittanzen an den Enden liegen. Wie man aus dem Diagramm des Π-Netzes unten sehen kann, wird die gesamte gebündelte Schuntadmittanz in zwei gleiche Hälften geteilt, und jede Hälfte mit dem Wert Y/2 wird sowohl am Einspeise- als auch am Empfangsende platziert, während die gesamte Schaltkreisimpedanz zwischen den beiden liegt.

Die Form des so entstandenen Schaltkreises ähnelt dem Symbol Π, und daher wird es als nominales Π-Modell einer Mittelspannungsleitung bezeichnet. Es wird hauptsächlich zur Bestimmung der allgemeinen Schaltkreisparameter und zur Durchführung von Lastflussanalysen verwendet.

Hierbei ist VS die Spannung am Einspeiseende, und VR die Spannung am Empfangsende. Is ist der Strom am Einspeiseende, und IR ist der Strom am Empfangsende. I1 und I3 sind die Ströme durch die Schuntadmittanzen, und I2 ist der Strom durch die Reihenimpedanz Z.

Nun wenden wir KCL am Knoten P an, und erhalten:

Ebenso wenden wir KCL auf den Knoten Q an.

Nun setzen wir Gleichung (2) in Gleichung (1) ein.

Nun wenden wir KVL auf den Schaltkreis an,

Vergleichen wir Gleichung (4) und (5) mit den Standard-ABCD-Parametern, leiten wir die ABCD-Parameter einer Mittelspannungsleitung ab:

Nominales T-Modell

Im nominalem T-Modell einer Mittelspannungsleitung befindet sich die gebündelte Schuntadmittanz in der Mitte, während die gesamte Reihenimpedanz in zwei gleiche Hälften geteilt und jeweils auf beiden Seiten der Schuntadmittanz platziert wird. Der so entstandene Schaltkreis ähnelt dem Symbol eines großen T, und daher wird er als nominales T-Netzwerk einer mittellangen Leitung bezeichnet, wie im folgenden Diagramm gezeigt.

Auch hier sind Vt und Vr die Spannungen am Einspeise- und Empfangsende, und

Is ist der Strom, der am Einspeiseende fließt.

Ir ist der Strom, der am Empfangsende des Schaltkreises fließt.

Sei M ein Knoten in der Mitte des Schaltkreises, und der Spannungsabfall an M sei VM.

Wenden wir KVL auf das obige Netzwerk an, erhalten wir:

Nun ist der Strom am Einspeiseende:

Setzen wir den Wert von VM in Gleichung (9) ein, erhalten wir:

Vergleichen wir Gleichung (8) und (10) mit den Standard-ABCD-Parametern, sind die Parameter des T-Netzwerks einer Mittelspannungsleitung:

ABCD-Parameter

Die ABCD-Parameter für Mittelspannungsleitungen werden mithilfe der gebündelten Schuntadmittanz und Reihenimpedanz berechnet, was entscheidend für die Analyse und Gestaltung dieser Leitungen ist.

Endkondensatormethode

Bei der Endkondensatormethode wird die Leitungskapazität am Empfangsende konzentriert. Diese Methode tendiert dazu, die Wirkungen der Kapazität zu überschätzen.