27.6 : Kapasitans: Tek Fazlı ve Üç Fazlı Hat

Elektrik güç sistemlerinde iletim hatlarının kapasitansının anlaşılması verimli bir çalışma için esastır.

Tek Fazlı Hatlar

Eşit faz aralığına sahip, bir voltaj kaynağı tarafından enerjilendirilen tek fazlı, iki telli bir iletim hattını düşünün. Bir iletken düzgün pozitif yük taşırken, diğerleri eşit negatif yük taşır. Hattın kapasitansı C, iletkenler arasındaki voltaj V'den türetilebilir. Hattın bir metrelik bir bölümü için kapasitans şu şekilde verilir:

Burada ϵ​ serbest uzayın geçirgenliği, D iletkenler arasındaki mesafe ve r iletkenlerin yarıçapıdır. Hat topraklanmış bir merkez musluk transformatörü tarafından enerjilendirildiğinde, her bir iletken ile toprak arasındaki voltaj ve ayrıca her iki hattan nötr topraklanmış olan kapasitans belirlenebilir. Bu kapasitans, iletim hattının farklı çalışma koşulları altındaki davranışını doğru bir şekilde yansıtmak için devre modellerinde gösterilir.

Üç Fazlı Hatlar

Analiz, fazlar arasındaki etkileşim nedeniyle eşit faz aralığına sahip üç fazlı iletim hatlarında daha karmaşık hale gelir. Dengeli pozitif dizi voltajları için, pozitif dizi yüklerinin toplamının sıfır olduğu varsayılır. Herhangi iki iletken arasındaki voltaj şu şekilde verilir:

Burada D_ab​, D_ba​, D_bc​​, D_ac​ iletkenler arasındaki mesafelerdir ve ​q_a, q_b ve q_c ilgili iletkenlerdeki yüklerdir. Birim uzunluk başına nötr kapasitansı şu şekilde verilir:

burada D, iletkenler arasındaki eşdeğer mesafe olup geometrik ortalama mesafe kullanılarak hesaplanır. Dengeli üç fazlı hatların simetrik yapısı nedeniyle, bu kapasitans her faz için aynıdır.

Bu kapasitans özelliklerinin ayrıntılı bir şekilde anlaşılması, iletim hatlarının doğru bir şekilde modellenmesi ve analiz edilmesi, güç sistemlerinin verimli ve güvenilir bir şekilde çalışmasının sağlanması açısından büyük önem taşımaktadır.