Was ist der Ferranti-Effekt?
Der Ferranti-Effekt ist ein Begriff, der ein elektrisches Phänomen beschreibt, bei dem die Spannung am Ende einer Wechselstrom-Übertragungsleitung ansteigt. Dies ist wahrscheinlich, wenn eine Übertragungsleitung entweder sehr schwach belastet ist oder aufgrund eines Stromausfalls unterbrochen wird. Der Ferranti-Effekt ist nach dem Elektrotechniker Sabastian Zianni de Ferranti benannt, der 1887, kurz nach dem Krieg der Strömungen, das Kraftwerks- und Verteilungsnetz für eine Wechselstrom-Anlage in England entwarf. Der Krieg der Strömungen war die Debatte zwischen Nikola Tesla, der die Verwendung der Wechselstromverteilung befürwortete, und Thomas Edison, der die Verwendung der Gleichstromverteilung befürwortete. Der Neubau des Kraftwerks in Deptford, England, zeigte erstmals 1891 den Ferranti-Effekt in seinen Wechselstrom-Verteilungsleitungen.
Beobachtungen des Ferranti-Effekts treten häufiger auf erdberührten vergrabenen Übertragungsleitungen auf, als im Kraftwerk Deptford, und nicht auf Freileitungen. Das Vergraben von Übertragungsleitungen trägt zu einer erhöhten Last bei, wenn sie sich dem Ende ihrer Leitung nähert. Aus diesem Grund müssen Shunt-Reaktoren an Erdleitungen angebracht werden, um den Stromfluss zu stabilisieren. Da die gewünschte Verteilung für eine herabgesetzte Spannung am Empfangsende der Übertragungsleitungen im Vergleich zu den rohen Spannungen an der Sendequelle gilt, muss der Ferranti-Effekt entlang der Leitung kompensiert werden, um nicht zu vermeiden, dass dem Haushalt oder dem Stromnetz eine zu hohe Spannung zugeführt wird industrielle Geräte.
Die Länge der Übertragungsleitung trägt ebenfalls zum Ferranti-Effekt bei. Übertragungsleitungen erzeugen induktive Ladungen, wenn ihre Last gering ist, und da sich diese Ladungen aufbauen, müssen Kondensatoren in Abständen entlang der Leitungslänge angebracht werden, um die Leistung wieder herabzusetzen. Durch die Verwendung von Shunt-Drosseln und Kondensatoren in Verbindung mit dem Einschalten weiterer Kondensatoren entlang der Leitung bei Bedarf bleiben die Spannungen phasengleicher oder synchroner zwischen den Quellen- und Leitungsenden.
In Wechselstromverteilungsnetzen steht der Leistungsfaktor für Wirkleistung im Vergleich zur Scheinleistung . Wirkleistung ist die Leistung in der Übertragungsleitung, die die Arbeitsleistung für Geräte auf der Empfangsseite erzeugt. Bei der Kompensation des Ferranti-Effekts muss die Wirkleistung von der Scheinleistung unterschieden werden, und die erforderliche Leistungsabsenkung sollte über Shunt-Reaktoren erfolgen, um den Gegeneffekt zum Spannungsaufbau zu erzielen. Darüber hinaus können Linieningenieure das elektronische Ein- und Ausschalten von Kondensatoren verwenden, um bei Bedarf Anpassungen vorzunehmen, wenn die Überwachung auf Überlastungen durch Ferranti-Effekte hinweist.