omnaОмский научный вестникOmsk Scientific Bulletin1813-82252541-7541Омский государственный технический университет10.25206/1813-8225-2024-191-117-124KVLAQXomna-178Research ArticleЭНЕРГЕТИКА И ЭЛЕКТРОТЕХНИКАENERGY AND ELECTRICAL ENGINEERINGМоделирование и расчет распределения температуры по длине провода в задачах исследования пропускной способности линий электропередачи вблизи контактных соединенийModeling and calculation of temperature distribution along the length of a wire studying problems the capacity of power transmission lines near contact connectionsТроценкоВ. 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

troch_93@mail.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

ПетроваЕ. 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, OmSTU, SPIN-code: 2750-7350. AuthorID (RSCI): 685250.

Omsk

ГорюновВ. 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

СафоновД. Г.SafonovD. G.

Сафонов Дмитрий Геннадьевич - кандидат технических наук, доцент (Россия), доцент кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий» ОмГТУ, SPIN-код: 5090-2754. AuthorID (РИНЦ): 685258.

Омск

Safonov Dmitriy Gennadyevich - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Associate Professor of Power Supply for Industrial Enterprises Department, OmSTU, SPIN-code: 5090-2754. AuthorID (RSCI): 685258.

Omsk

Омский государственный технический университетРоссияOmsk State Technical UniversityRussian Federation20243009202403117124Copyright © Троценко В.М., Гиршин С.С., Петрова Е.В., Горюнов В.Н., Сафонов Д.Г., 20242024Троценко В.М., Гиршин С.С., Петрова Е.В., Горюнов В.Н., Сафонов Д.Г.Trotsenko V.M., Girshin S.S., Petrova E.V., Goryunov V.N., Safonov D.G.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://onv.omgtu.ru/jour/article/view/178

В статье получено аналитическое решение уравнения теплопроводности для контактного соединения длинных участков воздушных линий, а также рассмотрен случай для линии с двумя короткими и двумя длинными участками, позволяющий учесть распределенные дефекты и размеры зажимов. Показано применение полученной математической модели для определения температуры воздушной линии электропередачи вблизи контактных соединений. Выполнен сравнительный анализ значений температуры в линии электропередачи, рассчитанных по созданной математической модели, с опубликованными данными, полученными на основе моделирования методом конечных элементов при использовании результатов физического эксперимента. Показано, что нагрев контактных соединений может существенно ограничивать пропускную способность линий даже при допустимом уровне контактных сопротивлений. Это делает актуальными задачи расчета температуры контактных соединений линий электропередачи и уточнения допустимых токов с учетом влияния переходных сопротивлений контактов.

The article has obtained an analytical solution to the thermal conductivity equation for the contact connection of long sections of overhead lines, and also considered the case for a line with two short and two long sections, which makes it possible to take into account distributed defects and clamp sizes. The application of the obtained mathematical model to determine the temperature of an overhead power line near contact connections is shown. A comparative analysis of the temperature values in the power line, calculated using the created mathematical model, with published data obtained based on finite element modeling using the results of a physical experiment is performed. It has been shown that heating of contact connections can significantly limit the throughput of lines even at an acceptable level of contact resistance. This makes relevant the tasks of calculating the temperature of contact connections of power lines and clarifying permissible currents taking into account the influence of transient contact resistances.

осевая передача теплаконтактное соединениетемпературапропускная способностьдопустимый токконтактное сопротивлениеaxial heat transfercontact connectiontemperaturethroughputpermissible currentcontact resistanceReferencesFan F., Bell K., Infield D. Transient-state real-time thermal rating forecasting for overhead lines by an enhanced analytical method // Electric Power Systems Research. 2018. Vol. 167. P. 213–221. DOI: 10.1016/j.epsr.2018.11.003.Fan F., Bell K., Infield D. Transient-state real-time thermal rating forecasting for overhead lines by an enhanced analytical method // Electric Power Systems Research. 2018. Vol. 167. P. 213–221. DOI: 10.1016/j.epsr.2018.11.003. (In Engl.).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.).Воротницкий В. Э., Могиленко А. В. Снижение потерь электроэнергии в распределительных электрических сетях: сравнительный анализ зарубежного и отечественного опыта: моногр. Москва: Инфра-Инженерия, 2023. 308 с. ISBN 978-5-9729-1388-6.Vorotnitsky V. E., Mogilenko A. V. Snizheniye poter’ elektroenergii v raspredelitel’nykh elektricheskikh setyakh: cravnitel’nyy analiz zarubezhnogo i otechestvennogo opyta [Reducing electricity losses in electrical distribution networks: comparative analysis of foreign and domestic experience]. Moscow, 2023. 308 p. ISBN 978-5-9729-1388-6. (In Russ.).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.).Троценко В. М., Гиршин С. С., Петрова Е. В. [и др.]. Математическая модель теплового режима воздушной линии электропередачи с учетом изменения температуры по длине // iPolytech Journal. 2022. № 26 (3). С. 519–531. DOI: 10.21285/1814-3520-2022-3-519-531. EDN: TNXREJ.Trotsenko V. M., Girshin S. S., Petrova E. V. [et al.]. Matematicheskaya model’ teplovogo rezhima vozdushnoy linii elektroperedachi s uchetom izmeneniya temperatury po dline [Mathematical model of the thermal mode of overhead power lines considering temperature variations along the line length] // iPolytech Journal. iPolytech Journal. 2022. No. 26 (3). P. 519–531. DOI: 10.21285/1814-3520-2022-3-519-531. EDN: TNXREJ. (In Russ.).Троценко В. М. Анализ температуры и сравнение потерь активной мощности в нестационарном и стационарном тепловом режиме воздушных линий электропередачи // Омский научный вестник. 2023. № 4 (188). С. 93–99. DOI: 10.25206/1813-8225-2023-188-93-99. EDN: WIGOVE.Trotsenko V. M. Analiz temperatury i sravneniye poter’ aktivnoy moshchnosti v nestatsionarnom i statsionarnom teplovom rezhime vozdushnykh liniy elektroperedachi [Temperature analysis and comparison of active power losses in non-stationary and stationary thermal conditions of overhead power lines] // Omskiy nauchnyy vestnik. Omsk Scientific Bulletin. 2023. No. 4 (188). P. 93–99. DOI: 10.25206/1813-8225-2023-188-93-99. EDN: WIGOVE. (In Russ.).Yingai J., Mingyu Q., Shijuan Y. [et al.]. Analysis of overhead transmission lines fusing failure due to poor contact between conductors and clamps // Engineering Failure Analysis. 2020. no. 118. P. 104858. DOI: 10.1016/j.engfailanal.2020.104858.Yingai J., Mingyu Q., Shijuan Y. [et al.]. Analysis of overhead transmission lines fusing failure due to poor contact between conductors and clamps // Engineering Failure Analysis. 2020. No. 118. P. 104858. DOI: 10.1016/j.engfailanal.2020.104858. (In Engl.).Chengzeng Y., Dasheng W., Gang W. Three-dimensional finite discrete element-based contact heat transfer model considering thermal cracking in continuous–discontinuous media // Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. 2022. Vol. 388. P. 114228. DOI: 10.1016/j.cma.2021.114228.Chengzeng Y., Dasheng W., Gang W. Three-dimensional finite discrete element-based contact heat transfer model considering thermal cracking in continuous–discontinuous media // Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. 2022. Vol. 388. P. 114228. DOI: 10.1016/j.cma.2021.114228. (In Engl.).Zainuddin N. M., Rahman M. S. Abd., Ab Kadir M. Z. A. [et al.]. Review of Thermal Stress and Condition Monitoring Technologies for Overhead Transmission Lines: Issues and Challenges // IEEE Access. 2020. Vol. 8. P. 120053-120081, DOI: 10.1109/ACCESS.2020.3004578.Zainuddin N. M., Rahman M. S. Abd., Ab Kadir M. Z. A. [et al.]. Review of Thermal Stress and Condition Monitoring Technologies for Overhead Transmission Lines: Issues and Challenges // IEEE Access. 2020. Vol. 8. P. 120053-120081, DOI: 10.1109/ACCESS.2020.3004578. (In Engl.).Правила устройства электроустановок. Москва: Эксмо, 2023. 512 с. ISBN 978-5-04-192789-9.Pravila ustroystva elektroustanovok [Rules of the device of electrical installations.]. Moscow, 2023. 512 p. ISBN 978-5-04-192789-9. (In Russ.).

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