omnaОмский научный вестникOmsk Scientific Bulletin1813-82252541-7541Омский государственный технический университет10.25206/1813-8225-2024-191-99-109YGKPDJomna-173Research ArticleЭНЕРГЕТИКА И ЭЛЕКТРОТЕХНИКАENERGY AND ELECTRICAL ENGINEERINGАнализ потерь в защищенных и неизолированных проводах в стационарных режимах с учетом погодных условийThe analysis of losses in protected and non-insulated wires in stationary modes, taking into account weather conditionsПетроваЕ. В.PetrovaE. V.

Петрова Елена Владимировна - старший преподаватель кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий» ОмГТУ, SPIN-код: 2750-7350. AuthorID (РИНЦ): 685250.

Омск

Petrova Elena Vladimirovna - Senior Lecturer of Power Supply for Industrial Enterprises Department, Omsk State Technical University (OmSTU), SPIN-code: 2750-7350. AuthorID (RSCI): 685250.

Omsk

evpetrova2000@yandex.ruГиршинС. С.GirshinS. S.

Гиршин Станислав Сергеевич - кандидат технических наук, доцент (Россия), доцент кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий» ОмГТУ, SPIN-код: 1125-1521. AuthorID (РИНЦ): 297584. AuthorID (SCOPUS): 57190579930.

Омск

Girshin        Stanislav      Sergeyevich - Candidate  of Technical Sciences, Associate Professor, Associate Professor of Power Supply for Industrial Enterprises Department, OmSTU, SPIN-code: 1125-1521. AuthorID (RSCI): 297584. AuthorID (SCOPUS): 57190579930.

Omsk

КриволаповВ. А.KrivolapovV. A.

Криволапов Владислав Александрович - аспирант кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий» ОмГТУ.

Омск

Krivolapov Vladislav Aleksandrovich - Graduate Student of Power Supply for Industrial Enterprises Department, OmSTU.

Omsk

KrivolapovVladislav1998@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-9504-1312ХацевскийК. В.KhatsevskiyK. V.

Хацевский Константин Владимирович - доктор технических наук, доцент (Россия), профессор кафедры «Электрическая техника» ОмГТУ, SPIN-код: 7219-6033. AuthorID (РИНЦ): 465857. AuthorID (SCOPUS): 56503931800. ResearcherID: A-4002-2016.

Омск

Khatsevskiy Konstantin Vladimirovich - Doctor of Technical Sciences, Associate Professor, Professor of Electrical Engineering Department, OmSTU, SPIN-code: 7219-6033. AuthorID (RSCI): 465857. AuthorID (SCOPUS): 56503931800. ResearcherID: A-4002-2016.

Omsk

xkv-post@rambler.ruГорюновВ. Н.GoryunovV. N.

Горюнов Владимир Николаевич - доктор технических наук, профессор (Россия), заведующий кафедрой «Электроснабжение промышленных предприятий» ОмГТУ, SPIN-код: 2765-2945. AuthorID (РИНЦ): 302109. AuthorID (SCOPUS): 7003455231.

Омск

Goryunov    Vladimir      Nikolayevich - Doctor    of Technical Sciences, Professor, Head of Power Supply for Industrial Enterprises Department, OmSTU, SPIN-code: 2765-2945. AuthorID (RSCI): 302109. AuthorID (SCOPUS): 7003455231.

Omsk

vladimirgoryunov2016@yandex.ruТроценкоВ. М.TrotsenkoV. M.

Троценко Владислав Михайлович - старший преподаватель кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий» ОмГТУ, SPIN-код: 3958-5882. AuthorID (РИНЦ): 889516.

Омск

Trotsenko Vladislav Mikhaylovich - Senior Lecturer of Power Supply for Industrial Enterprises Department, OmSTU, SPIN-code: 3958-5882. AuthorID (RSCI): 889516.

Omsk

Омский государственный технический университетРоссияOmsk State Technical UniversityRussian Federation2024300920240399109Copyright © Петрова Е.В., Гиршин С.С., Криволапов В.А., Хацевский К.В., Горюнов В.Н., Троценко В.М., 20242024Петрова Е.В., Гиршин С.С., Криволапов В.А., Хацевский К.В., Горюнов В.Н., Троценко В.М.Petrova E.V., Girshin S.S., Krivolapov V.A., Khatsevskiy K.V., Goryunov V.N., Trotsenko V.M.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://onv.omgtu.ru/jour/article/view/173

В воздушных линиях систем электроснабжения на напряжения 6–110 кВ все большую популярность приобретает использование защищенных проводов, которые обладают целым рядом преимуществ перед традиционными неизолированными алюминиевыми проводами. С другой стороны, наличие изоляции требует разработки более сложных математических моделей для адекватного описания их поведения и исследования характеристик новых проводов при эксплуатации.

Приведены результаты использования разработанных математических моделей и программ расчета для сравнительного анализа защищенных и неизолированных проводов в условиях изменения токов нагрузки и погодных условий. Исследованы зависимости температуры и потери активной мощности от толщины изоляции. Показано, что наличие изоляции позволяет при определенных условиях уменьшить температуру и потери по сравнению с проводами без изоляции при прочих равных условиях.

Полученные результаты могут быть использованы для повышения пропускной способности и надежности линий электропередач.

In overhead lines of power supply systems at voltages of 6–110 kV, the use of protected wires is becoming increasingly popular, which have a number of advantages over traditional non-insulated aluminum wires. On the other hand, the presence of insulation requires the development of more complex mathematical models to adequately describe their behavior and study the characteristics of new wires during operation.

The results of using the developed mathematical models and calculation programs for comparative analysis of protected and non-insulated wires under conditions of changing load currents and weather conditions are presented. The dependences of temperature and loss of active power on insulation thickness are investigated. It is shown that the presence of insulation allows, under certain conditions, to reduce temperature and losses compared to wires without insulation, all other things being equal.

The results obtained can be used to increase the capacity and reliability of power transmission lines.

потери активной мощноститемпература проводникаизолированный проводзащищенный проводактивная мощностьвоздушные линиисопротивление линииactive power lossesconductor temperatureinsulated wireprotected wireactive poweroverhead linesline resistanceReferencesEnergy Outlook 2022 // bp. URL: https://www.bp.com/content/dam/bp/business-sites/en/global/corporate/pdfs/energy-economics/energy-outlook/bp-energy-outlook-2022.pdf (дата обращения: 08.02.2024).Energy Outlook 2022 // bp. URL: https://www.bp.com/content/dam/bp/business-sites/en/global/corporate/pdfs/energy-economics/energy-outlook/bp-energy-outlook-2022.pdf (accessed: 08.02.2024). (In Engl.).Martinez R., Manana M., Arroyo A. [et al.]. Dynamic Rating Management of Overhead Transmission Lines Operating under Multiple Weather Conditions // Energies. 2021. Vol. 14, no. 4. P. 59–63. DOI: 10.3390/en14041136.Martinez R., Manana M., Arroyo A. [et al.]. Dynamic Rating Management of Overhead Transmission Lines Operating under Multiple Weather Conditions // Energies. 2021. Vol. 14, no. 4. P. 59–63. DOI: 10.3390/en14041136. (In Engl.).Riba J., Bogarra S., Gуmez-Pau Б. [et al.]. Uprating of transmission lines by means of HTLS conductors for a sustainable growth: Challenges, opportunities, and research needs // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2020. Vol. 134. P. 110334. DOI: 10.1016/j.rser.2020.110334.Riba J., Bogarra S., Gómez-Pau Á. [et al.]. Uprating of transmission lines by means of HTLS conductors for a sustainable growth: Challenges, opportunities, and research needs // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2020. Vol. 134. P. 110334. DOI: 10.1016/j.rser.2020.110334. (In Engl.).Nor S. F. M., Ab Kadir M. Z. A., Mohd Ariffin A. [et al.]. Systematic Approaches and Analyses on Voltage Uprating of 132 kV Transmission Lines: A Case Study in Malaysia // Applied Sciences. 2021. Vol. 11, no. 19. P. 9087. DOI: 10.3390/app11199087.Nor S. F. M., Ab Kadir M. Z. A., Mohd Ariffin A. [et al.]. Systematic Approaches and Analyses on Voltage Uprating of 132 kV Transmission Lines: A Case Study in Malaysia // Applied Sciences. 2021. Vol. 11, no. 19. P. 9087. DOI: 10.3390/app11199087. (In Engl.).Qiao K., Zhu A., Wang B. [et al.]. Characteristics of Heat Resistant Aluminum Alloy Composite Core Conductor Used in overhead Power Transmission Lines // Materials (Basel). 2020. Vol. 13, no. 7. P. 1592. DOI: 10.3390/ma13071592.Qiao K., Zhu A., Wang B. [et al.]. Characteristics of Heat Resistant Aluminum Alloy Composite Core Conductor Used in overhead Power Transmission Lines // Materials (Basel). 2020. Vol. 13, no. 7. P. 1592. DOI: 10.3390/ma13071592. (In Engl.).Rahman M., Atchison F., Cecchi V. Temperature-dependent system level analysis of electric power transmission systems: A review // Electric Power Systems Research. 2021. Vol. 193. P. 107033. DOI: 10.1016/j.epsr.2021.107033.Rahman M., Atchison F., Cecchi V. Temperature-dependent system level analysis of electric power transmission systems: A review // Electric Power Systems Research. 2021. Vol. 193. P. 107033. DOI: 10.1016/j.epsr.2021.107033. (In Engl.).IEEE Std. 738-2012 (Revision of IEEE Std 738-2006 – Incorporates IEEE Std 738-2012 Cor 1-2013). Standard for Calculating the Current-Temperature Relationship of Bare Overhead Conductors. IEEE, 2012. 72 p.IEEE Std. 738-2012 (Revision of IEEE Std 738-2006 – Incorporates IEEE Std 738-2012 Cor 1-2013). Standard for Calculating the Current-Temperature Relationship of Bare Overhead Conductors. IEEE, 2012. 72 p. (In Engl.).Guide for thermal rating calculations of overhead lines / Working group B2.43. CIGRE, 2014. 95 р.Guide for thermal rating calculations of overhead lines / Working group B2.43. CIGRE, 2014. 95 р. (In Engl.).ГОСТ 31946–2012. Провода самонесущие изолированные и защищенные для воздушных линий электропередачи. Общие технические условия. Введ. 12–03–2012. Москва: Стандартинформ, 2013. 20 с.GOST 31946–2012. Provoda samonesushchiye izolirovannyye i zashchishchennyye dlya vozdushnykh liniy elektroperedachi. Obshchiye tekhnicheskiye usloviya [Insulated and protected wires for overhead power lines. General specifications]. Moscow, 2012. 20 p. (In Russ.).Dumarevskaya L., Parent J. Electric grid resilience: The effects of conductor coverings, enhanced tree trimming, and line characteristics on tree-related power outages // Electric Power Systems Research. 2023. Vol. 221. P. 109454. DOI: 10.1016/j.epsr.2023.109454.Dumarevskaya L., Parent J. Electric grid resilience: The effects of conductor coverings, enhanced tree trimming, and line characteristics on tree-related power outages // Electric Power Systems Research. 2023. Vol. 221. P. 109454. DOI: 10.1016/j.epsr.2023.109454. (In Engl.).Nourizadeh H., Ghadiri M., Bashiri H. [et al.]. Insulation Life Estimation of Low Voltage Self-Supporting XLPE Cables Installed in Electric Power Distribution Network of Ilam Province, Iran: A Case Study in Ilam Province Electric Power Distribution Company // 27th International Electrical Power Distribution Networks Conference (EPDC). 2023. P. 147–152. DOI: 10.1109/EPDC59105.2023.10218795.Nourizadeh H., Ghadiri M., Bashiri H. [et al.]. Insulation Life Estimation of Low Voltage Self-Supporting XLPE Cables Installed in Electric Power Distribution Network of Ilam Province, Iran: A Case Study in Ilam Province Electric Power Distribution Company // 27th International Electrical Power Distribution Networks Conference (EPDC). 2023. P. 147–152. DOI: 10.1109/EPDC59105.2023.10218795. (In Engl.).Вихарев А. П., Вильнер А. В., Репкина Н. Г. Потери мощности и падение напряжения в воздушных ЛЭП с защищёнными проводами // Advanced Science. 2017. № 2 (6). С. 18. EDN: ZJRVYX.Vikharev A. P., Vilner A. V., Repkina N. G. Poteri moshchnosti i padeniye napryazheniya v vozdushnykh LEP s zashchishchennymi provodami [Power loss and voltage drop in overhead power lines with protected wires] // Advanced Science. Advanced Science. 2017. No. 2 (6). P. 18. EDN: ZJRVYX. (In Russ.).Петрова Е. В. Оценка влияния солнечной радиации на нагрузочные потери активной мощности в высокотемпературных и самонесущих изолированных проводах линий электропередачи // Известия Транссиба. 2019. № 3 (39). С. 134–145. EDN: NWPBUX.Petrova E. V. Otsenka vliyaniya solnechnoy radiatsii na nagruzochnyye poteri aktivnoy moshchnosti v vysokotemperaturnykh i samonesushchikh izolirovannykh provodakh liniy elektroperedachi [Assessment of solar radiation effect on real-power losses under load in high-temperature and self-supporting insulated wires of power lines] // Izvestiya Transsiba. Journal of Transsib Railway Studies. 2019. No. 3 (39). P. 134–145. EDN: NWPBUX. (In Russ.).Петрова Е. В., Гиршин С. С., Криволапов В. А., Жиленко Е. П., Горюнов В. Н. Расчет длительно допустимых токов и потерь активной мощности в изолированных и неизолированных проводах воздушных линий электроэнергетических систем с учетом климатических факторов: программа для ЭВМ. Москва: ФИПС, 2023. № 2023660295.Petrova E. V., Girshin S. S., Krivolapov V. A., Zhilenko E. P., Goryunov V. N. Raschet dlitel’no dopustimykh tokov i poter’ aktivnoy moshchnosti v izolirovannykh i neizolirovannykh provodakh vozdushnykh liniy elektroenergeticheskikh sistem s uchetom klimaticheskikh faktorov: programma dlya EVM [Calculation of long-term permissible currents and active power losses in insulated and non-insulated overhead wires of electric power systems, taking into account climatic factors: Computer programme]. Moscow, 2023. No. 2023660295. (In Russ.).Петрова Е. В. Определение потерь электрической энергии и допустимых значений тока в высокотемпературных и самонесущих изолированных проводах воздушных линий с учетом погодных изменений: программа для ЭВМ. Москва: ФИПС, 2019. № 2019660200.Petrova E. V. Opredeleniye poter’ elektricheskoy energii i dopustimykh znacheniy toka v vysokotemperaturnykh i samonesushchikh izolirovannykh provodakh vozdushnykh liniy s uchetom pogodnykh izmeneniy: programmа dlya EVM [Determination of power losses and current carrying capacities of high-temperature and self-supporting insulated overhead line conductors, taking weather-related changes into account: Computer programme]. Moscow, 2019. No. 2019660200. (In Russ.).Петрова Е. В., Гиршин С. С., Криволапов В. А., Горюнов В. Н., Троценко В. М. Анализ длительно допустимых токов и потерь активной мощности в воздушных линиях электропередачи с учетом климатических факторов // Омский научный вестник. 2023. № 4 (188). С. 84–92. DOI: 10.25206/1813-8225-2023-188-84-92. EDN: WQGZWB.Petrova E. V., Girshin, S. S., Krivolapov V. A., Goryunov V. N., Trotsenko V. M. Analiz dlitel’no dopustimykh tokov i poter’ aktivnoy moshchnosti v vozdushnykh liniyakh elektroperedachi s uchetom klimaticheskikh faktorov [The analysis of continuous admissible currents and active power losses in overhead power lines taking into account climatic factors] // Omskiy nauchnyy vestnik. Omsk Scientific Bulletin. 2023. No. 4 (188). P. 84–92. DOI: 10.25206/1813-8225-2023-188-84-92. EDN: WQGZWB. (In Russ.).Kiitam I., Taklaja P., Tuttelberg K. Voltage withstand properties of the insulation of different types of medium voltage covered overhead line conductors // 19th International Scientific Conference on Electric Power Engineering (EPE). 2018. Р. 1–4. DOI: 10.1109/EPE.2018.8396011.Kiitam I., Taklaja P., Tuttelberg K. Voltage withstand properties of the insulation of different types of medium voltage covered overhead line conductors // 19th International Scientific Conference on Electric Power Engineering (EPE). 2018. Р. 1–4. DOI: 10.1109/EPE.2018.8396011. (In Engl.).Гиршин С. С., Горюнов В. Н., Бигун А. Я., Петрова Е. В., Кузнецов Е. А., Бубенчиков А. А. Сравнительный анализ изолированных и неизолированных проводов воздушных линий при вариации токов нагрузки с учетом метеоусловий // Динамика систем, механизмов и машин. 2016. T. 3, № 1. С. 67–76. EDN: XBFJKV.Girshin S. S., Goryunov V. N., Bigun A. Ya., Petrova E. V., Kuznetsov E. A., Bubenchikov A. A. Sravnitel’nyy analiz izolirovannykh i neizolirovannykh provodov vozdushnykh liniy pri variatsii tokov nagruzki s uchetom meteousloviy [Comparative analysis of insulated and non-insulated overhead wires with variations in load currents, taking into account weather conditions] // Dinamika sistem, mekhanizmov i mashin. Dynamics of Systems, Mechanisms and Machines. 2016. Vol. 3, no 1. P. 67–76. EDN: XBFJKV. (In Russ.).

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