28.3 : Maximaler Leistungsfluss und Leitungsbelastbarkeit

Der maximale Leistungsfluss für verlustbehaftete Übertragungsleitungen wird mithilfe von ABCD-Parametern in Phasorform ermittelt. Diese Parameter erstellen eine Matrixbeziehung zwischen den Spannungen und Strömen am Sende- und Empfangsende, wodurch der Strom am Empfangsende bestimmt werden kann. Diese Beziehung erleichtert die Berechnung der komplexen Leistung, die an das Empfangsende geliefert wird, aus der Wirk- und Blindleistungskomponenten abgeleitet werden.

Bei einer verlustfreien Leitung wird durch Vereinfachungen die Berechnung der Wirkleistung vereinfacht.

Die theoretisch maximale Wirkleistung oder die Stabilitätsgrenze im stationären Zustand tritt auf, wenn der Phasenwinkel zwischen den Spannungen auf Sende- und Empfangsseite gleich dem gesamten Serienimpedanzwinkel ist.

Wenn jedoch die Serienimpedanz die Reaktanz überschreitet, verringert sich die maximal gelieferte Wirkleistung.

In der Praxis liefern Stromleitungen aufgrund der Nennklemmenspannungen und einer Winkelverschiebung von 90 Grad nicht ihre theoretische Maximalleistung. Stattdessen berücksichtigt die praktische Leitungsbelastbarkeitskurve, die unterhalb der theoretischen Stabilitätsgrenze im stationären Zustand aufgezeichnet wird, eine Spannungsabfallgrenze von 0,95 oder weniger und eine maximale Winkelverschiebung von 30 bis 35 Grad. Diese praktischen Einschränkungen gewährleisten den zuverlässigen Betrieb des Stromsystems, indem akzeptable Spannungspegel aufrechterhalten und die Winkelverschiebung begrenzt wird, um Instabilität zu vermeiden.

Bei kurzen Übertragungsleitungen, die typischerweise weniger als 25 Kilometer lang sind, wird die Belastbarkeit nicht durch Spannungsabfall oder Stabilitätsbedenken eingeschränkt, sondern durch die thermischen Belastbarkeitswerte des Leiters oder der Endgeräte. Diese thermischen Grenzwerte stellen sicher, dass die Geräte bei hohen Stromstärken nicht überhitzen, was zu Schäden oder Ausfällen führen könnte.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass theoretische und praktische Überlegungen, einschließlich Impedanzeigenschaften, Spannungsgrenzen und thermischen Nennwerten, den maximalen Leistungsfluss und die Leitungsbelastbarkeit von Übertragungsleitungen beeinflussen. Die Beherrschung dieser Faktoren ist für den sicheren und effizienten Betrieb von Stromversorgungssystemen von entscheidender Bedeutung.