전송선 매개변수 및 모델링에 대한 고찰
전송선 매개변수 및 모델링은 전송선의 전기적 특성 및 동작에 대한 특성화 및 수학적 표현을 의미합니다. 송전선은 장거리에 걸쳐 발전소에서 로드 센터로 전기 에너지를 전송하는 데 사용됩니다. 송전선로의 매개변수를 이해하고 정확하게 모델링하는 것은 효율적인 전력 전송, 시스템 성능 분석, 보호 및 제어 시스템 설계에 필수적입니다.
전송선 매개변수:
저항(R): 저항은 전류의 흐름으로 인해 송전선로에서 전기에너지가 손실되는 것을 의미한다. 주로 도체 재료의 저항률과 전송선의 길이에 의해 결정됩니다. 저항은 실제 전력 손실을 유발하고 전송 라인을 따라 전압 강하를 초래합니다.
인덕턴스(L): 인덕턴스는 전류 흐름의 변화에 반대하는 성질이다. 전송선에서 인덕턴스는 주로 도체를 통해 흐르는 전류에 의해 생성된 자기장에서 발생합니다. 인덕턴스는 특히 고전류 상황에서 전압 강하를 유발하고 전압과 전류 사이의 위상 관계에 영향을 미칩니다.
캐패시턴스(C): 캐패시턴스는 전도체 사이의 전기장에 전기 에너지를 저장하는 전송선의 능력을 나타냅니다. 주로 도체의 기하학과 간격에 의해 결정됩니다. 커패시턴스는 특히 고압 송전선에서 무효 전력 흐름과 전압 강하를 유발합니다.
컨덕턴스(G): 컨덕턴스는 컨덕턴스와 접지 사이의 전류 누설을 나타냅니다. 이는 주로 도체를 둘러싼 절연 재료의 결함 때문입니다. 컨덕턴스는 추가 실제 전력 손실을 유발하고 전체 라인 성능에 영향을 미칩니다.
전송선 모델링:
분산 매개변수 모델: 분산 매개변수 모델은 각각 고유한 저항, 인덕턴스, 커패시턴스 및 컨덕턴스로 특징지어지는 일련의 무한히 작은 세그먼트로 전송선을 나타냅니다. 이 모델은 전송 라인의 전체 길이를 따라 분산된 라인 매개변수 특성을 설명합니다. 일반적으로 전자기 과도 연구 및 라인 동작의 정확한 표현에 사용됩니다.
PI 모델: PI 모델은 집중 매개변수 "π" 섹션과 션트 어드미턴스의 직렬 조합으로 전송 라인을 표시하여 분산 매개변수 모델을 단순화합니다. "π" 섹션은 직렬 인덕턴스(L)와 저항(R)으로 구성되며 션트 어드미턴스는 션트 커패시턴스(C)와 컨덕턴스(G)를 나타냅니다. PI 모델은 일반적으로 부하 흐름 및 정상 상태 분석에 사용됩니다.
T 모델: T 모델은 션트 어드미턴스(Y)에 연결된 직렬 인덕턴스(L)와 저항(R)으로 구성된 전송 라인의 또 다른 단순화된 표현입니다. T 모델은 과도현상 및 결함 분석을 연구하는 데 유용합니다.
단상 등가 회로: 경우에 따라 다상 전송선로를 분석 및 모델링 목적으로 단상 등가 회로로 단순화할 수 있습니다. 이러한 단순화는 정확도를 어느 정도 유지하면서 시스템의 복잡성을 줄입니다.
전송선 매개변수 계산:
GMR(Geometric Mean Radius): GMR은 전송선로에서 전도체의 유효 반경을 나타냅니다. 도체의 물리적 치수와 배열을 기준으로 계산됩니다. GMR은 인덕턴스 및 커패시턴스 파라미터 계산에 사용됩니다.
인덕턴스 계산 : 전송선로의 인덕턴스는 전자기장 이론과 다양한 경험식을 이용하여 계산한다. 인덕턴스 계산에서 고려되는 요소에는 컨덕터 배열, 기하학, 간격, 라인 구성(예: 번들 컨덕터) 및 접지선의 존재가 포함됩니다.
캐패시턴스 계산: 캐패시턴스 계산은 도체의 기하학과 배열, 주변 매질의 유전 상수를 고려합니다. 커패시턴스는 일반적으로 정전기장 이론과 컨포멀 매핑 기술을 사용하여 계산됩니다.
저항 및 컨덕턴스 계산: 전송선의 저항은 도체 재료의 저항률, 선로의 길이 및 도체의 단면적을 기반으로 계산됩니다. 누설 전류를 나타내는 컨덕턴스는 일반적으로 절연 특성을 기반으로 한 측정 또는 추정에서 파생됩니다.
주파수 종속 매개변수:
표피 효과: 고주파에서 표피 효과로 인해 전류가 도체 표면 근처에 집중되어 저항이 효과적으로 증가합니다. 표피 효과는 특히 고주파 적용에 대한 저항 계산에서 고려됩니다.
근접 효과: 근접 효과는 근접한 여러 전도체에 전류가 흐를 때 발생합니다. 자기장 상호 작용으로 인해 컨덕터 간에 전류 분포가 불균등합니다. 근접 효과는 고전류 전송선로에서 중요하며 저항 계산에서 고려됩니다.
유전 손실: 유전 손실은 도체를 둘러싼 절연 재료에서 소실된 에너지를 나타냅니다. 주파수 의존적이며 주파수가 증가함에 따라 증가합니다. 유전 손실은 전송선 손실 및 임피던스 계산에서 고려됩니다.
시스템 분석을 위한 전송선 모델링:
부하 흐름 연구: 전력 시스템의 전압 프로필, 전력 흐름 및 손실을 결정하기 위해 부하 흐름 연구에서 전송 라인 매개변수가 사용됩니다. 송전선 매개변수의 정확한 모델링은 전력 시스템의 신뢰성과 안정성을 보장합니다.
결함 분석: 결함 분석 연구에서 전송 라인 매개변수는 결함 전류, 결함 위치 및 과도 응답을 결정하는 데 중요합니다. 송전선 매개변수의 적절한 모델링을 통해 오류 수준 및 오류 제거 시간을 정확하게 평가할 수 있습니다.
과도 연구: 전자기 과도 분석 및 스위칭 연구와 같은 과도 연구는 비정상적인 조건, 스위칭 이벤트 및 낙뢰에서 시스템 응답을 분석하기 위해 전송 라인 매개변수의 정확한 모델링이 필요합니다.
안정성 분석: 전송선 매개변수는 과도 안정성 및 전압 안정성 연구를 포함하여 안정성 분석에서 중요한 역할을 합니다. 전송 라인 매개변수를 정확하게 모델링하면 안정성 마진을 평가하고 잠재적인 안정성 문제를 식별할 수 있습니다.
요약하면 송전선 매개변수 및 모델링은 송전 시스템의 분석 및 설계에 기본입니다. 저항, 인덕턴스, 커패시턴스 및 컨덕턴스와 같은 전송 라인 매개변수의 정확한 표현은 부하 흐름, 결함 분석, 과도 분석 및 안정성 연구를 포함한 다양한 시스템 연구에 매우 중요합니다. 분산 매개변수 모델, PI 모델 및 T 모델과 같은 적절한 모델링 기술의 선택은 특정 분석 요구 사항에 따라 다릅니다. 표피 효과, 근접 효과 및 유전 손실과 같은 주파수 종속 매개변수의 계산 및 고려는 전송선 모델의 정확도를 향상합니다..