27.7
Admitancja bocznikowa odgrywa kluczową rolę w analizie linii przesyłowych, szczególnie w przypadku układów trójfazowych z przewodami neutralnymi. Gdy…
Weźmy pod uwagę równomiernie naładowany przewodnik nad Ziemią. Indukuje on równy ładunek ujemny na Ziemi, tworząc linie pola elektrycznego.
Efekt Ziemi jest modelowany za pomocą przewodnika obrazu, identycznego, ale poniżej oryginału, utrzymującego stałe pole elektryczne i napięcie.
W przypadku linii trójfazowych z przewodami neutralnymi stosuje się oddzielne przewody obrazowe. Napięcie między przewodnikiem a jego obrazem zależy od ich odległości. Zgodnie z symetrią napięcie między tym przewodnikiem a ziemią jest o połowę mniejsze. Uziemione przewody neutralne nie przenoszą ładunku.
Równania macierzowe wyrażają te zależności, umożliwiając obliczenia napięć między fazą a neutralnym oraz ładunków przewodników.
Dalsze podziały dają równania łączące ładunki przewodnika fazowego z napięciami między fazą a przewodem neutralnym.
Równania pokazują, że dodatnie napięcie przewód-przewód neutralny na jednej fazie indukuje ładunki dodatnie i ujemne na różnych fazach.
W przypadku linii transponowanych elementy macierzy pojemnościowej są uśredniane, wyprowadzając macierz admitancji fazowej boczniku.
W przypadku linii dwutorowej z równoległymi, nietransponowanymi liniami podobne metody dają równoważną macierz admitancji bocznikowej trzy na trzy. Koncepcje te rozciągają się na wiele obwodów równoległych.
View the full transcript and gain access to JoVE Core videos
Q1: What is the method of images and how does it model Earth's effect on transmission line conductors?
The method of images replaces Earth with an image conductor that mirrors the original conductor's properties but is positioned symmetrically beneath it. This image conductor maintains the same radius and charge magnitude, ensuring the electric field and voltage distribution above Earth remain consistent with the actual scenario. The technique simplifies calculations for uniformly charged conductors.
Q2: How does voltage relate between a conductor, its image, and Earth in transmission line analysis?
The voltage between a conductor and its image conductor depends on their distance. By symmetry, the voltage between each conductor and Earth is half the conductor-to-image voltage. This relationship is fundamental for calculating phase-to-neutral voltages in three-phase systems with neutral conductors.
Q3: Why are separate image conductors used for three-phase lines with neutral conductors?
Three-phase lines require separate image conductors for each phase to accurately model the electromagnetic interactions between all conductors and Earth. Grounded neutral conductors carry no charge, simplifying the calculation process. This approach enables matrix equations to express relationships between phase-to-neutral voltages and conductor charges.
Q4: What happens to charges on different phases when a positive line-to-neutral voltage is applied?
A positive line-to-neutral voltage on one phase induces positive charges on that phase and negative charges on different phases. Matrix equations reveal these charge distribution patterns across the system. This coupling effect is critical for understanding shunt admittance behavior in three-phase transmission lines.
Q5: How is the shunt phase admittance matrix derived for transposed transmission lines?
For transposed lines, the elements of the capacitance matrix are averaged to derive the shunt phase admittance matrix. This averaging accounts for the periodic transposition of conductors along the line length. The resulting matrix simplifies analysis while maintaining accuracy for balanced three-phase systems.
Q6: What is the difference between transposed and non-transposed double-circuit transmission lines?
Transposed lines have conductors periodically rearranged to balance phase characteristics, while non-transposed double-circuit lines maintain fixed parallel configurations. Non-transposed lines require similar matrix methods to yield an equivalent three-by-three shunt admittance matrix. Both approaches extend to multiple parallel circuits for comprehensive transmission system analysis.
Q7: How do matrix equations relate phase-conductor charges to phase-to-neutral voltages in shunt admittance analysis?
Matrix equations express relationships between phase-to-neutral voltages and conductor charges, which are further partitioned and rewritten to establish direct connections between phase-conductor charges and voltages. These equations form the foundation for calculating shunt admittances and understanding charge distribution patterns in transmission line systems.