omnaОмский научный вестникOmsk Scientific Bulletin1813-82252541-7541Омский государственный технический университет10.25206/1813-8225-2023-188-84-92WQGZWBomna-250Research ArticleЭНЕРГЕТИКА И ЭЛЕКТРОТЕХНИКАENERGY AND ELECTRICAL ENGINEERINGАнализ длительно допустимых токов и потерь активной мощности в воздушных линиях электропередачи с учетом климатических факторовThe analysis of continuous admissible currents and active power losses in overhead power lines taking into account climatic factorsПетроваЕ. В.PetrovaE. V.

Петрова Елена Владимировна - старший преподаватель кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий» ОмГТУ.

Омск

AuthorID (РИНЦ) 685250

Elena V. Petrova - Senior Lecturer of Power Supply for Industrial Enterprises Department, Omsk State Technical University (OmSTU).

Omsk

AuthorID (RSCI) 685250

ГиршинС. С.GirshinS. S.

Гиршин Станислав Сергеевич - кандидат технических наук, доцент (Россия), доцент кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий» ОмГТУ.

Омск

AuthorID (РИНЦ) 297584

AuthorID (SCOPUS) 57190579930

Stanislav S. Girshin - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Associate Professor of Power Supply for Industrial Enterprises Department, OmSTU.

Omsk

AuthorID (RSCI) 297584

AuthorID (SCOPUS) 57190579930

КриволаповВ. А.KrivolapovV. A.

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

Омск

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

Omsk

krivolapov_vladislav@mail.ruГорюновВ. Н.GoryunovV. N.

Горюнов Владимир Николаевич - доктор технических наук, профессор (Россия), заведующий кафедрой «Электроснабжение промышленных предприятий» ОмГТУ.

Омск

AuthorID (РИНЦ) 302109

AuthorID (SCOPUS) 7003455231

Vladimir N. Goryunov - Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of Power Supply for Industrial Enterprises Department, OmSTU.

Omsk

AuthorID (RSCI) 302109

AuthorID (SCOPUS) 7003455231

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

Троценко Владислав Михайлович - старший преподаватель кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий» ОмГТУ.

Омск

AuthorID (РИНЦ) 889516

Vladislav M. Trotsenko - Senior Lecturer of Power Supply for Industrial Enterprises Department, OmSTU.

Omsk

AuthorID (RSCI) 889516

Омский государственный технический университетРоссияOmsk State Technical UniversityRussian Federation202330122023048492Copyright © Петрова Е.В., Гиршин С.С., Криволапов В.А., Горюнов В.Н., Троценко В.М., 20232023Петрова Е.В., Гиршин С.С., Криволапов В.А., Горюнов В.Н., Троценко В.М.Petrova E.V., Girshin S.S., Krivolapov V.A., 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/250

Представлены формулы для расчета длительно допустимых токов и потерь активной мощности для воздушных линий электропередачи в условиях естественной и вынужденной конвекции для изолированных и неизолированных проводников. Корректное определение максимальных токовых нагрузок играет важную роль в эффективном использовании нагрузочной способности линий электропередачи, а уточнение расчета потерь активной мощности является основой для повышения экономичности передачи энергии. Полученные результаты могут быть использованы при выборе мероприятий, направленных на увеличение пропускной способности воздушных линий и снижение потерь энергии.

Formulas for calculating continuous admissible currents and active power losses for overhead power transmission lines under conditions of natural and forced convection for insulated and non-insulated conductors are presented. The correct determination of maximum current loads plays an important role in the efficient use of the load capacity of power transmission lines, and the refinement of the calculation of active power losses is the basis for increasing the efficiency of energy transmission. The results obtained can be used in the selection of measures aimed at increasing the capacity of overhead lines and reducing energy losses.

воздушные линии электропередачитемпература проводауравнение теплового балансапотери активной мощноститемпературная зависимость сопротивлениядлительно допустимый токoverhead power lineswire temperatureheat balance equationactive power lossestemperature dependence of resistancecontinuous admissible currentReferencesEnergy 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: 27.03.2023).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: 27.03.2023). (In Engl.).World Energy Outlook 2022 // International energy agency. URL: https://ru.usembassy.gov/wp-content/uploads/sites/138/WorldEnergyOutlook20221.pdf (дата обращения: 27.03.2023).World Energy Outlook 2022 // International energy agency. URL: https://ru.usembassy.gov/wp-content/uploads/sites/138/WorldEnergyOutlook20221.pdf (accessed: 27.03.2023). (In Engl.).Masaud T. M., El-Saadany E. F. Optimal Wind DG Integration for Security Risk-Based Line Overload Enhancement: A Two Stage Approach // IEEE Access. 2020. Vol. 8. P. 11939–11947. DOI: 10.1109/ACCESS.2020.2965157.Masaud T. M., El-Saadany E. F. Optimal Wind DG Integration for Security Risk-Based Line Overload Enhancement: A Two Stage Approach // IEEE Access. 2020. Vol. 8. P. 11939–11947. DOI: 10.1109/ACCESS.2020.2965157. (In Engl.).Воротницкий В. Э., Могиленко А. В. Снижение потерь электроэнергии в распределительных электрических сетях: Сравнительный анализ зарубежного и отечественного опыта. Часть 1 // Библиотечка электротехника. 2021. № 4-5. DOI: 10.34831/EP.2021.268.4.001.Vorotnitskiy V. E., Mogilenko A. V. Snizheniye poter’ elektroenergii v raspredelitel’nykh elektricheskikh setyakh: Sravnitel’nyy analiz zarubezhnogo i otechestvennogo opyta. Chast’ 1 [Reduction of electricity losses in distribution networks: Comparative analysis of foreign and domestic experience. Part 1] // Bibliotechka elektrotekhnika. Electrician's Library. 2021. No. 4-5. DOI: 10.34831/EP.2021.268.4.001. (In Russ.).Воротницкий В. Э., Могиленко А. В. Снижение потерь электроэнергии в распределительных электрических сетях: Сравнительный анализ зарубежного и отечественного опыта. Часть 2. // Библиотечка электротехника. 2021. № 11-12. DOI: 10.34831/EP.2021.275.11.001.Snizheniye poter’ elektroenergii v raspredelitel’nykh elektricheskikh setyakh: Sravnitel’nyy analiz zarubezhnogo i otechestvennogo opyta. Chast’ 2 [Reduction of electricity losses in distribution networks: Comparative analysis of foreign and domestic experience. Part 2] // Bibliotechka elektrotekhnika. Electrician's Library. 2021. No. 11-12. DOI: 10.34831/EP.2021.275.11.001. (In Russ.).Воротницкий В. Э., Могиленко А. В. Снижение потерь электроэнергии в распределительных электрических сетях: cравнительный анализ зарубежного и отечественного опыта: моногр. Москва: Инфра-Инженерия, 2023. 308 с. ISBN 978-5-9729-1388-6.Vorotnitskiy V. E., Mogilenko A. V. Snizheniye poter’ elektroenergii v raspredelitel’nykh elektricheskikh setyakh: Sravnitel’nyy analiz zarubezhnogo i otechestvennogo opyta [Reducing electricity losses in electricity distribution grids: a comparative analysis of foreign and domestic experience]. Moscow, 2023. 308 p. ISBN 978-5-9729-1388-6. (In Russ.).Dève H. E. Importance of materials in composite conductors // Electric Power Systems Research. 2019. Vol. 172. P. 290–295. DOI: 10.1016/j.epsr.2019.03.022.DèveH.E.Importanceofmaterialsincompositeconductors// Electric Power Systems Research. 2019. Vol. 172. P. 290–295. DOI: 10.1016/j.epsr.2019.03.022. (In Engl.).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.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.).Bedialauneta M. T., Albizu I., Fernandez E. [et al.]. Uncertainties in the Testing of the Coefficient of Thermal Expansion of Overhead Conductors // Energies. 2020. Vol. 13, no. 2. P. 1–13. DOI: 10.3390/en13020411.Bedialauneta M. T., Albizu I., Fernandez E. [et al.]. Uncertainties in the Testing of the Coefficient of Thermal Expansion of Overhead Conductors // Energies. 2020. Vol. 13, no. 2. P. 1–13. DOI: 10.3390/en13020411. (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.).Об утверждении Энергетической стратегии Российской Федерации на период до 2035 года: распоряжение Правительства Российской Федерации от 9 июня 2020 г. № 1523-р. Доступ из справ.-правовой системы «Консультант Плюс».Ob utverzhdenii Energeticheskoy strategii Rossiyskoy Federatsii na period do 2035 goda: rasporyazheniye Pravitel’stva Rossiyskoy Federatsii ot 9 iyunya 2020 g. № 1523-r [On Approval of the Energy Strategy of the Russian Federation until 2035: Decree of the Government of the Russian Federation of 9 June 2020 No. 1523-r]. Available at «Consultant Plus» System. (In Russ.).Varygina A. O., Savina N. V. Specification of the Method for Calculating the Long-Term Permissible Current of Overhead Line Conductors // 2020 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM). 2020. P. 1–8. DOI: 10.1109/ICIEAM48468.2020.9112085.Varygina A. O., Savina N. V. Specification of the Method for Calculating the Long-Term Permissible Current of Overhead Line Conductors // 2020 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM). 2020. P. 1–8. DOI: 10.1109/ICIEAM48468.2020.9112085. (In Engl.).Iglesias J., Watt G., Douglass D. Guide for Thermal Rating Calculations of Overhead Lines // CIGRE. 2014. 95 p.Iglesias J., Watt G., Douglass D. Guide for Thermal Rating Calculations of Overhead Lines // CIGRE. 2014. 95 p. (In Engl.).IEEE Standard for Calculating the Current-Temperature Relationship of Bare Overhead Conductors // IEEE. 2013. DOI: 10.1109/IEEESTD.2013.6692858.IEEE Standard for Calculating the Current-Temperature Relationship of Bare Overhead Conductors // IEEE. 2013. DOI: 10.1109/IEEESTD.2013.6692858. (In Engl.).СТО 56947007-29.240.55.143-2013. Методика расчета предельных токовых нагрузок по условиям сохранения механической прочности проводов и допустимых габаритов воздушных линий. Стандарт организации ОАО «ФСК ЕЭС». Введ. 2013–02–13. Москва: ОАО «ФСК ЕЭС», 2013. 42 с.STO 56947007-29.240.55.143-2013. Metodika rascheta predel’nykh tokovykh nagruzok po usloviyam sokhraneniya mekhanicheskoy prochnosti provodov i dopustimykh gabaritov vozdushnykh liniy: Standart organizatsii OAO «FSK EES» [STO 56947007-29.240.55.143-2013. Calculation methodology for current limit loads on conditions of mechanical strength of wires and permissible dimensions of overhead lines: Standard of the organization «FGC UES»]. Moscow, 2013. 42 p. (In Russ.).Karimi S., Musilek P., Knight A. M. Dynamic thermal rating of transmission lines: A review // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2018. Vol. 91. P. 600–612. DOI: 10.1016/j.rser.2018.04.001.Karimi S., Musilek P., Knight A. M. Dynamic thermal rating of transmission lines: A review // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2018. Vol. 91. P. 600–612. DOI: 10.1016/j.rser.2018.04.001. (In Engl.).Hathout I., Callery K., Trac J. [et al.]. Impact of Thermal Stresses on the End of Life of Overhead Transmission Conductors // 2018 IEEE Power & Energy Society General Meeting (PESGM). 2018. P. 1–5. DOI: 10.1109/PESGM.2018.8586574.Hathout I., Callery K., Trac J. [et al.]. Impact of Thermal Stresses on the End of Life of Overhead Transmission Conductors // 2018 IEEE Power & Energy Society General Meeting (PESGM). 2018. P. 1–5. DOI: 10.1109/PESGM.2018.8586574. (In Engl.).Morteza A., Sadipour M., Fard R. S. [et al.]. A dagging-based deep learning framework for transmission line flexibility assessment // IET Renewable Power Generation. 2022. Vol. 17, no. 5. P. 1092–1105. DOI: 10.1049/rpg2.12663.Morteza A., Sadipour M., Fard R. S. [et al.]. A dagging-based deep learning framework for transmission line flexibility assessment // IET Renewable Power Generation. 2022. Vol. 17, no. 5. P. 1092–1105. DOI: 10.1049/rpg2.12663. (In Engl.).Sarajlić M., Pihler J., Sarajlić N. [et al.]. Identification of the Heat Equation Parameters for Estimation of a Bare Overhead Conductor’s Temperature by the Differential Evolution Algorithm // Energies. 2018. Vol. 11. P. 1–17. DOI: 10.3390/en11082061.Sarajlić M., Pihler J., Sarajlić N. [et al.]. Identification of the Heat Equation Parameters for Estimation of a Bare Overhead Conductor’s Temperature by the Differential Evolution Algorithm // Energies. 2018. Vol. 11. P. 1–17. DOI: 10.3390/en11082061. (In Engl.).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.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. (In Russ.).Железко Ю. С. Потери электроэнергии. Реактивная мощность. Качество электроэнергии: руководство для практических расчетов. Москва: ЭНАС, 2016. 456 с. ISBN 978-5-93196-958-9.Zhelezko Yu. S. Poteri elektroenergii. Reaktivnaya moshchnost’. Kachestvo elektroenergii: rukovodstvo dlya prakticheskikh raschetov [Electricity losses. Reactive power. Electricity quality: a guide for practical calculations]. Moscow, 2016. 456 p. ISBN 978-5-93196-958-9. (In Russ.).Петрова Е. В. Расчет потерь электрической энергии и допустимых значений тока в высокотемпературных и самонесущих изолированных проводах воздушных линий электроэнергетических систем в условиях естественной конвекции с учетом погодных факторов: свидетельство о регистрации программы для ЭВМ // Реестр программ для ЭВМ. № 2019619360 от 16.07.2019.Petrova E. V. Raschet poter’ elektricheskoy energii i dopustimykh znacheniy toka v vysokotemperaturnykh i samonesushchikh izolirovannykh provodakh vozdushnykh liniy elektroenergeticheskikh sistem v usloviyakh estestvennoy konvektsii s uchetom pogodnykh faktorov: svidetel’stvo o registratsii programmy dlya EVM [Calculation of electric energy losses and allowable current values in high-temperature and self-supporting insulated conductors of overhead lines of electric power systems under conditions of natural convection with regard to weather factors: egistration certificate of a computer programme]. No. 2019619360. (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: свидетельство о регистрации программы для ЭВМ // Реестр программ для ЭВМ. № 2019660200 от 02.08.2019.Petrova E. V. Opredeleniye poter’ elektricheskoy energii i dopustimykh znacheniy toka v vysokotemperaturnykh i samonesushchikh izolirovannykh provodakh vozdushnykh liniy s uchetom pogodnykh izmeneniy: svidetel’stvo o registratsii programmy 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: registration certificate of a computer programme]. No. 2019660200. (In Russ.).Goryunov V. N., Girshin S. S., Kuznetsov E. A. [et al.]. A Mathematical Model of Steady-State Thermal Regime of Insulated Overhead Line Conductors // 2016 IEEE 16th International Conference on Environment and Electrical Engineering (EEEIC). 2016. DOI: 10.1109/EEEIC.2016.7555481.Goryunov V. N., Girshin S. S., Kuznetsov E. A. [et al.]. A Mathematical Model of Steady-State Thermal Regime of Insulated Overhead Line Conductors // 2016 IEEE 16th International Conference on Environment and Electrical Engineering (EEEIC). 2016. DOI: 10.1109/EEEIC.2016.7555481. (In Engl.).Gómez F. Á., María J. M., Puertas D. G. [et al.]. Numerical study of the thermal behaviour of bare overhead conductors in electrical power lines // World Scientific and Engineering Academy and Society (WSEAS). 2011. P. 149–153.Gómez F. Á., María J. M., Puertas D. G. [et al.]. Numerical study of the thermal behaviour of bare overhead conductors in electrical power lines // World Scientific and Engineering Academy and Society (WSEAS). 2011. P. 149–153. (In Engl.).

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