Đăng ký thành viên

Hiệu ứng Ferranti trên đường dây truyền tải HVAC đường dài

Trên các đường dây truyền tải điện xoay chiều cao áp (HVAC) dài, một hiện tượng phản trực giác xảy ra trong điều kiện phụ tải thấp hoặc không tải: Điện áp tại đầu nhận có thể lớn hơn điện áp tại đầu phát.

  Sự tăng điện áp này bắt nguồn từ sự tương tác giữa độ tự cảm và điện dung của đường dây. Khi phụ tải nhẹ, điện dung song song của đường dây sẽ gây nhiễu loạn đường cong điện áp. Các dòng điện nạp chạy qua độ cảm kháng của đường dây, tạo ra một điện áp cùng pha với nguồn, làm tăng điện áp ở đầu thu. Lượng tăng này tỉ lệ thuận với bình phương của chiều dài đường dây cũng như tần số của hệ thống.

Hiệu ứng Ferranti rõ nét hơn trên các đường dây dài hơn - thường là trên 200km - và ở những điện áp cao hơn. Cáp ngầm dưới đất hoặc cáp ngầm dưới biển, do điện dung cao hơn, nên thể hiện hiệu ứng Ferranti ngay cả trên các khoảng cách ngắn hơn nhiều.

Trên thực tế điển hình, các đường dây AC trên không được giới hạn ở 600–700km ở tần số 50Hz (hoặc 500–600km ở tần số 60Hz) để ngăn ngừa quá điện áp quá mức. Nếu các đường dây vượt quá các chiều dài này, cần lắp đặt các cuộn kháng song song - các phần tử cảm ứng bổ sung - ở đầu nhận. Chúng hấp thụ công suất phản kháng và chống lại dòng điện dung nạp, giúp ổn định điện áp một cách hiệu quả.

Cáp ngầm dưới đất, với điện dung cao hơn đáng kể (gấp 20–60 lần so với các đường dây trên không), đặc biệt dễ bị tổn thương. Các giá trị cảm kháng- dung kháng kết hợp của chúng có thể lớn hơn 10–30 lần, làm tăng cường độ hiệu ứng Ferranti.

Tóm lại, hiệu ứng Ferranti làm nổi bật một cân nhắc quan trọng trong thiết kế và điều tiết hệ thống điện. Không tính đến các rủi ro ứng suất quá điện áp trên cáp, tủ đóng cắt, cách điện và các thiết bị khác, tiềm ẩn nguy cơ sự cố sớm hoặc tạo ra các điều kiện vận hành mất an toàn.

Biên dịch: Chu Hải Yến

Theo “Switchgear-magazine”, số tháng 7/2025