omnaОмский научный вестникOmsk Scientific Bulletin1813-82252541-7541Омский государственный технический университет10.25206/1813-8225-2024-192-83-90DEOERZomna-111Research ArticleЭНЕРГЕТИКА И ЭЛЕКТРОТЕХНИКАENERGY AND ELECTRICAL ENGINEERINGУточненный анализ предельных режимов воздушных линий электропередачиRefined analysis of the limit modes of overhead power linesГиршинС. С.GirshinS. S.

ГИРШИН Станислав Сергеевич, кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий» 

г. Омск

AuthorID (РИНЦ): 297584

AuthorID (SCOPUS): 57190579930

GIRSHIN Stanislav Sergeyevich, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Associate Professor of Power Supply for Industrial Enterprises Department

Omsk

AuthorID (RSCI): 297584

AuthorID (SCOPUS): 57190579930

ДеевВ. А.DeevV. A.

ДЕЕВ Владислав Александрович, магистрант гр. ЭЭм-231 кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий» 

г. Омск

DEEV Vladislav Aleksandrovich, Undergraduate, gr. ЭЭм-231 of Power Supply for Industrial Enterprises Department

Omsk

vlad_deev@inbox.ruПетроваЕ. В.PetrovaE. V.

ПЕТРОВА Елена Владимировна, старший преподаватель кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий» 

г. Омск

AuthorID (РИНЦ): 685250

PETROVA Elena Vladimirovna, Senior Lecturer of Power Supply for Industrial Enterprises Department

Omsk

AuthorID (RSCI): 685250

https://orcid.org/0000-0002-6620-9945КропотинО. В.KropotinO. V.

КРОПОТИН Олег Витальевич, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Физика» 

г. Омск

AuthorID (РИНЦ): 118225

ResearcherID: H-4616-2013 

AuthorID (SCOPUS): 6505835545

KROPOTIN Oleg Vital’yevich, Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of Physics Department

Omsk

AuthorID (RSCI): 118225

ResearcherID: H-4616-2013

AuthorID (SCOPUS): 6505835545

КриволаповВ. А.KrivolapovV. A.

КРИВОЛАПОВ Владислав Александрович, аспирант кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий» 

г. Омск

KRIVOLAPOV Vladislav Aleksandrovich, Graduate Student of Power Supply for Industrial Enterprises Department

Omsk

krivolapovvladislav1998@gmail.comГорюновВ. Н.GoryunovV. N.

ГОРЮНОВ Владимир Николаевич, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Электроснабжение промышленных предприятий» 

г. Омск

AuthorID (РИНЦ): 302109

AuthorID (SCOPUS): 7003455231

GORYUNOV Vladimir Nikolayevich, Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of Power Supply for Industrial Enterprises Department

Omsk

AuthorID (RSCI): 302109

AuthorID (SCOPUS): 7003455231

vladimirgoryunov2016@yandex.ruОмский государственный технический университетРоссияOmsk State Technical UniversityRussian Federation202430122024048390Copyright © Гиршин С.С., Деев В.А., Петрова Е.В., Кропотин О.В., Криволапов В.А., Горюнов В.Н., 20242024Гиршин С.С., Деев В.А., Петрова Е.В., Кропотин О.В., Криволапов В.А., Горюнов В.Н.Girshin S.S., Deev V.A., Petrova E.V., Kropotin O.V., Krivolapov V.A., Goryunov V.N.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://onv.omgtu.ru/jour/article/view/111

В статье проанализированы предельные режимы воздушных линий электропередачи по нагреву и по потерям напряжения. Получены уравнения, связывающие между собой температуру провода, потерю напряжения, мощности нагрузки, условия охлаждения и параметры линии. Показано, что в зависимости от длины можно выделить три характерные области, в которых предельные режимы определяются либо только нагревом, либо только потерей напряжения, либо и тем, и другим фактором. Отдельно рассмотрен комбинированный предельный режим, в котором температура провода и потеря напряжения одновременно принимают максимально допустимые значения. Получены новые уточненные критерии оценки допустимости режима линии. В качестве примера рассмотрена линия АС-240 напряжением 220 кВ варьируемой длины, для которой построен ряд зависимостей, характеризующих области существования и условия возникновения предельных режимов.

The article analyzes the limiting modes of overhead power transmission lines in terms of heating and voltage losses. The equations linking the wire temperature, voltage loss, load power, cooling conditions and line parameters are obtained. Depending on the length, three characteristic regions can be distinguished in which the limiting modes are determined either only by heating, or only by voltage loss, or both. A combined limit mode is considered separately, in which the wire temperature and voltage loss simultaneously assume the maximum permissible values. New refined criteria for assessing the admissibility of the line mode have been obtained. As an example, the AC-240 line with a 220 kV voltage of varying length is considered, for which a number of dependencies characterizing the areas of existence and conditions for the occurrence of limit modes are constructed.

предельные режимы линийуравнение теплового балансавоздушные линии электропередачитемпература проводапотери напряжениядопустимый токlimit modes of linesheat balance equationoverhead power lineswire temperaturevoltage lossespermissible currentReferencesВеников В. А., Глазунов А. А., Жуков Л. А. [и др.]. Электрические системы. Электрические сети / под ред. В. А. Веникова, В. А. Строева. Москва: Высш. шк, 1998. 511 с.Venikov V. A., Glazunov A. A., Zhukov L. A. [et al.]. Elektricheskiye sistemy. Elektricheskiye seti [Electrical systems. Electric networks] // Ed. by V. A. Venikova, V. A. Stroyeva. Moscow, 1998. 511 p. (In Russ.).Герасименко А. А., Федин. В. Т. Передача и распределение электрической энергии. Москва: КНОРУС, 2012. 648 с.Gerasimenko A. A., Fedin. V. T. Peredacha i raspredeleniye elektricheskoy energii [Transmission and distribution of electric energy]. Moscow, 2012. 648 p. (In Russ.).Карапетян И. Г., Файбисович Д. Л., Шапиро И. М. Справочник по проектированию электрических сетей / под ред. Д. Л. Файбисовича. Москва: НЦ ЭНАС, 2012. 376 с.Karapetyan I. G., Faybisovich D. L., Shapiro I. M. Spravochnik po proyektirovaniyu elektricheskikh setey [Handbook for the design of power networks] / Ed by D. L. Faybisovicha. Moscow, 2012. 376 p. (In Russ.).Христофоров Д. А., Хужина З. Б., Варганова А. В., Дубина И. А. Методика выбора оптимальных сечений проводников электрических сетей 35–220 кВ // Энергетические и электротехнические системы. 2015. Вып 2. С. 124–129. EDN: VJYGMR.Khristoforov D. A., Khuzhina Z. B., Varganova A. V., Dubina I. A. Metodika vybora optimal’nykh secheniy provodnikov elektricheskikh setey 35-220 kV [Effective line conductor crosssection procedure under the conditions electric networks 35– 220 kV] // Energeticheskiye i elektrotekhnicheskiye sistemy. Energy and Electrical Engineering Systems. 2015. Issue 2. P. 124– 129. EDN: VJYGMR. (In Russ.).Кабышев А. В., Обухов С. Г. Расчет и проектирование систем электроснабжения: справочные материалы по электрооборудованию. Томск: Изд-во ТПУ, 2005. 168 с.Kabyshev A. V., Obukhov S. G. Raschet i proyektirovaniye sistem elektrosnabzheniya: Spravochnyye materialy po elektrooborudovaniyu [Calculation and design of power supply systems: Reference materials on electrical equipment]. Tomsk, 2005. 168 p. (In Russ.).Данилов М. И., Романенко И. Г. Определение потоков мощности и температуры проводов электрической сети установившегося состояния энергосистемы // Электрические станции. 2022. № 7. С. 25–37. DOI: 10.34831/EP.2022.1092.7.005. EDN: TDESGC.Danilov M. I., Romanenko I. G. Opredeleniye potokov moshchnosti i temperatury provodov elektricheskoy seti ustanovivshegosya sostoyaniya energosistemy [Determination of Power Flows and Temperature of Electric Network Wires of the Power System Steady State] // Elektricheskiye stantsii. Electrical Stations. 2022. No. 7. P. 25–37. DOI: 10.34831/EP.2022.1092.7.005. EDN: TDESGC. (In Russ.).Колосок И. Н., Аксаева Е. С., Глазунова А. М. Расчет максимально допустимых перетоков в контролируемых сечениях на основе методов оценивания состояния // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2018. Т. 22, № 3. С. 145–153. DOI: 10.21285/1814-3520-2018-3-145-153. EDN: YUUBFS.Kolosok I. N., Aksayeva E. S., Glazunova A. M. Raschet maksimal’no dopustimykh peretokov v kontroliruyemykh secheniyakh na osnove metodov otsenivaniya sostoyaniya [State estimation method-based calculation of maximum permissible flows in monitored sections] // Vestnik Irkutskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. Proceedings of Irkutsk State Technical University. 2018. No. 3. P. 145–153. DOI: 10.21285/1814-3520-2018-3-145-153. EDN: YUUBFS. (In Russ.).Хомутов С. О., Поляков И. А., Чугунов Г. А., Капустин С. Д. Программа расчета области допустимых режимов работы в контролируемых сечениях энергосистемы // Электроэнергетика глазами молодежи: тр. VI Междунар. науч.- техн. конф. 2015. С. 175–181. EDN: VJZTPZ.Khomutov S. O., Polyakov I. A., Chugunov G. A., Kapustin S. D. Programma rascheta oblasti dopustimykh rezhimov raboty v kontroliruyemykh secheniyakh energosistemy [Program for calculating admissible operation modes in controlled power system sections] // Elektroenergetika glazami molodezhi: tr. VI Mezhdunar. nauch.-tekhn. konf. Proceedings of the VI International Scientific and Technical Conference «Electric Power Industry through the Eyes of the Youth». 2015. P. 175–181. EDN: VJZTPZ. (In Russ.).Васьковская А. В., Шепелев А. О., Шепелева Е. Ю. Определение максимально допустимого перетока активной мощности в сечении с учетом тепловых режимов линий электропередачи // Вестник Югорского государственного университета. 2023. № 1 (68). С. 131–138. DOI: 10.18822/byusu202301131-138. EDN: DUROBX.Vaskovskaya A. V., Shepelev A. O., Shepeleva E. Yu. Opredeleniye maksimal’no dopustimogo peretoka aktivnoy moshchnosti v sechenii s uchetom teplovykh rezhimov liniy elektroperedachi [Determination of the maximum allowable active power flow in the section taking into account the thermal conditions of power transmission lines] // Vestnik Yugorskogo gosudarstvennogo universiteta. Yugra State University Bulletin. 2023. No. 1 (68). P. 131–138. DOI: 10.18822/byusu202301131-138. EDN: DUROBX. (In Russ.).Капустин С. Д., Поляков И. А. Определение допустимых перетоков активной мощности в контролируемых сечениях энергосистем // Интеллектуальная энергетика: сб. науч. ст. 2021. С. 257–261.Kapustin S. D., Polyakov I. A. Opredeleniye dopustimykh peretokov aktivnoy moshchnosti v kontroliruyemykh secheniyakh energosistem [Determination of permissible overflows of active power in controlled sections of power systems] // Intellektual’naya energetika. Smart Energy. 2021. P. 257–261. (In Russ.).Игнатенко И. В., Власенко С. А., Пазенко Н. П. [и др.]. Определение предельных токовых нагрузок воздушных линий электропередачи с учетом сохранения их габарита // Хэйлунцзян-Приамурье: III Междунар. научно-образовательный форум: сб. материалов Междунар. науч. конф. 2019. С. 663–672. EDN: GQZHRU.Ignatenko I. V., Vlasenko S. A., Pazenko N. P. [et al.]. Opredeleniye predel’nykh tokovykh nagruzok vozdushnykh liniy elektroperedachi s uchetom sokhraneniya ikh gabarita [Determination of current limit loads of overhead power lines, taking into account the preservation of their size] // KheyluntszyanPriamur’ye: III Mezhdunar. nauchno-obrazovatel’nyy forum: sb. materialov Mezhdunar. nauch. konf. Proceedings of the III International Scientific and Educational Forum «HeilongjiangAmur Region». 2019. P. 663–672. EDN: GQZHRU. (In Russ.).Фигурнов Е. П., Жарков Ю. И., Харчевников В. И. Уточненная методика вычисления длительно допустимых токов неизолированных проводов воздушных линий электропередачи и контактных сетей // Электричество. 2021. № 2. С. 36–43. DOI: 10.24160/0013-5380-2021-2-36-43. EDN: VZLLQQ.Figurnov E. P., Zharkov Yu. I., Kharchevnikov V. I. Utochnennaya metodika vychisleniya dlitel’no dopustimykh tokov neizolirovannykh provodov vozdushnykh liniy elektroperedachi i kontaktnykh setey [Modified methodology of computation of admissible continuous currents of plain conductors of overhead transmission lines and catenaries] // Elektrichestvo. Elektrichestvo. 2021. No. 2. P. 36–43. DOI: 10.24160/0013-5380-2021-2-36-43. EDN: VZLLQQ. (In Russ.).Hu X., Cotton I. Impact of climate change on static ratings of overhead line in Edinburgh // 2013 48th International Universities' Power Engineering Conference (UPEC). 2013. P. 1–6. DOI: 10.1109/UPEC.2013.6714985.Hu X., Cotton I. Impact of climate change on static ratings of overhead line in Edinburgh // 2013 48th International Universities' Power Engineering Conference (UPEC). 2013. P. 1–6. DOI: 10.1109/UPEC.2013.6714985. (In Engl.).Dong X., Wang C., Liang J. [et al.]. Calculation of power transfer limit considering electro-thermal coupling of overhead transmission line // IEEE Transactions on Power Systems. 2014. Vol. 29, no. 4. P. 1503–1511. DOI: 10.1109/TPWRS.2013.2296553.Dong X., Wang C., Liang J. [et al.]. Calculation of power transfer limit considering electro-thermal coupling of overhead transmission line // IEEE Transactions on Power Systems. 2014. Vol. 29, no. 4. P. 1503–1511. DOI: 10.1109/TPWRS.2013.2296553. (In Engl.).Игнатенко И. В., Власенко С. А., Пухова А. И. [и др.]. Алгоритм контроля токов в ЛЭП в заданных эксплуатационных условиях // Энергия единой сети. 2021. № 3 (58). С. 44–53. EDN: OTPUHZ.Ignatenko I. V., Vlasenko S. A., Pukhova A. I. [et al.]. Algoritm kontrolya tokov v LEP v zadannykh ekspluatatsionnykh usloviyakh [Algorithm current control in the power line in the specified operational conditions] // Energiya edinoy seti. Energy of Unified Grid. 2021. No. 3 (58). P. 44–53. EDN: OTPUHZ. (In Russ.).Петрова Е. В., Гиршин С. С., Ляшков А. А., Бигун А. Я. Аналитическое решение уравнения теплового баланса провода воздушной линии в условиях вынужденной конвекции // Современные проблемы науки и образования. 2015. № 1. С. 218. EDN: VIDWFF.Petrova E. V., Girshin S. S., Lyashkov A. A., Bigun A. Ya. Analiticheskoye resheniye uravneniya teplovogo balansa provoda vozdushnoy linii v usloviyakh vynuzhdennoy konvektsii [The analytical decision of the equation of thermal balance of the wire of the air-line in the conditions of compelled convection] // Sovremennyye problemy nauki i obrazovaniya. Modern Problems of Science and Education. 2015. No. 1. P. 218. EDN: VIDWFF. (In Russ.).Петрова Е. В., Бигун А. Я., Птицына Е. В., Янишевская А. Г. Совершенствование расчетов потерь в воздушных линиях электроэнергетических систем по результатам численного моделирования в условиях вариации нагрузки // Омский научный вестник. 2012. № 1(107). С. 242–247. EDN: QBVFBF.Petrova E. V., Bigun A. Ya., Ptitsyna E. V., Yanishevskaya A. G. Sovershenstvovaniye raschetov poter’ v vozdushnykh liniyakh elektroenergeticheskikh sistem po rezul’tatam chislennogo modelirovaniya v usloviyakh variatsii nagruzki [Calculation of losses in air lines of electrical power systems based on the results of numerical modeling under variation of load] // Omskiy Nauchnyy Vestnik. Omsk Scientific Bulletin. 2012. No. 1 (107). P. 242–247. EDN: QBVFBF. (In Russ.).Идельчик В. И. Электрические системы и сети. Москва: Энергоатомиздат, 1989. 592 с. ISBN 5-283-01012-0.Idel’chik V. I. Elektricheskiye sistemy i seti [Electrical systems and networks]. Moscow, 1989. 592 p. ISBN 5-283-01012-0. (In Russ.).ГОСТ 839–2019. Провода неизолированные для воздушных линий электропередачи. Технические условия. Введ. 01–05–2020. Москва: Стандартинформ, 2019. 40 с.GOST 839–2019. Provoda neizolirovannyye dlya vozdushnykh liniy elektroperedachi. Tekhnicheskiye usloviya [Non-insulated conductors for overhead power lines. Specifications]. Moscow, 2019. 40 p. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.