omnaОмский научный вестникOmsk Scientific Bulletin1813-82252541-7541Омский государственный технический университет10.25206/1813-8225-2025-194-82-88LQPNMNomna-278Research ArticleЭНЕРГЕТИКА И ЭЛЕКТРОТЕХНИКАENERGY AND ELECTRICAL ENGINEERINGИсследование влияния окружающей среды на пропускную способность воздушных линий электропередачиInvestigation of the environmental impact on the capacity of overhead power linesКриволаповВ. А.KrivolapovV. A.

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

Омск

Krivolapov Vladislav Aleksandrovich - Postgraduate of the Power Supply for Industrial Enterprises Department, OmSTU.

Omsk

KrivolapovVladislav1998@gmail.comГиршинС. 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 the 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 the Power Supply for Industrial Enterprises Department, OmSTU, SPIN-code: 2750-7350. AuthorID (RSCI): 685250.

Omsk

ДеевВ. А.DeevV. A.

Деев Владислав Александрович - магистрант кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий» ОмГТУ.

Омск

Deev Vladislav Aleksandrovich - Master’s Student of the Power Supply for Industrial Enterprises Department, OmSTU.

Omsk

vlad_deev@inbox.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 the Power Supply for Industrial Enterprises Department, OmSTU, SPIN-code: 3958-5882. AuthorID (RSCI): 889516.

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, Omsk. SPIN-code: 2765-2945. AuthorID (RSCI): 302109. AuthorID (SCOPUS): 7003455231.

Omsk

vladimirgoryunov2016@yandex.ruНиколаевМ. Ю.NikolayevM. Yu.

Николаев Михаил Юрьевич - кандидат технических наук, доцент кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий» ОмГТУ, SPIN-код: 1649-8920. AuthorID (SCOPUS): 57193405906. ResearcherID: Y-9077-2018.

Омск

Nikolaev Mikhail Yuryevich - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Associate Professor of the Power Supply for Industrial Enterprises Department, OmSTU, SPIN-code: 1649-8920. AuthorID (SCOPUS): 57193405906. ResearcherID: Y-9077-2018.

Omsk

Омский государственный технический университетРоссияOmsk State Technical UniversityRussian Federation202530062025028288Copyright © Криволапов В.А., Гиршин С.С., Петрова Е.В., Деев В.А., Троценко В.М., Горюнов В.Н., Николаев М.Ю., 20252025Криволапов В.А., Гиршин С.С., Петрова Е.В., Деев В.А., Троценко В.М., Горюнов В.Н., Николаев М.Ю.Krivolapov V.A., Girshin S.S., Petrova E.V., Deev V.A., Trotsenko V.M., Goryunov V.N., Nikolayev M.Y.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://onv.omgtu.ru/jour/article/view/278

Вследствие растущего спроса на электроэнергию и износа существующей инфраструктуры, воздушные линии электропередачи во многих случаях вынужденно работают на пределе своих тепловых возможностей. Это стимулирует инженеров все чаще обращать внимание на учет погодных факторов, влияющих на температуру проводников, используя соответствующие математические модели. Тем самым обеспечивается возможность оперативно реагировать на изменения в тепловом режиме проводников.

В данной статье на основе уравнений теплового баланса произведен вывод аналитических выражений для расчета температуры изолированных и неизолированных проводов воздушных линий электропередачи. Представленная математическая модель подтверждена сравнением с методом конечных элементов, реализованным в программном комплексе Ansys. Исследование также включало в себя комплексное изучение того, как температура окружающей среды, скорость ветра и атмосферное давление влияют на тепловое состояние проводника.

Due to the growing demand for electricity and the deterioration of existing infrastructure, overhead power lines in many cases are forced to operate at the limit of their thermal capabilities. This encourages engineers to increasingly pay attention to the consideration of weather factors affecting the temperature of conductors, using appropriate mathematical models. This makes it possible to quickly respond to changes in the thermal regime of the conductors.

In this article, based on the equations of thermal balance, analytical expressions are derived for calculating the temperature of insulated and non-insulated wires of overhead power lines. The presented mathematical model is confirmed by comparison with the finite element method implemented in the Ansys software package. The study also included a comprehensive study of how ambient temperature, wind speed and atmospheric pressure affect the thermal state of the conductor.

активное сопротивлениепотери мощностилиния электропередачиметеорологические факторытемпературный режимизоляцияметод конечных элементовпропускная способностьactive resistancepower lossespower transmission linemeteorological factorstemperature regimeinsulationfinite element methodthroughput capacityReferencesWorld Energy Investment 2024. International Energy Agency. URL: https://www.iea.org/reports/world-energyinvestment-2024 (accessed: 16.09.2024).World Energy Investment 2024. International Energy Agency. URL: https://www.iea.org/reports/world-energyinvestment-2024 (accessed: 16.09.2024).World Energy Outlook 2023. International Energy Agency. URL: https://www.iea.org/reports/world-energy-outlook-2023 (accessed: 16.09.2024).World Energy Outlook 2023. International Energy Agency. URL: https://www.iea.org/reports/world-energy-outlook-2023 (accessed: 16.09.2024).Генеральная схема размещения объектов электроэнергетики до 2042 года: утв. распоряжением Правительства Российской Федерации от 30 декабря 2024 г. № 4153-р // Собрание законодательства Российской Федерации. 2025. № 2, ст. 75. С. 634–725.General’naya skhema razmeshcheniya ob”yektov elektroenergetiki do 2042 goda: utv. rasporyazheniyem Pravitel’stva Ros. Federatsii ot 30 dekabrya 2024 g. № 4153-r [The general layout of electric power facilities until 2042: approved by the decree of the Government of the Russian Federation. No. 4153-r of the Russian Federation dated December 30, 2024] // Sobraniye zakonodatel’stva Rossiyskoy Federatsii [Collection of legislation of the Russian Federation]. 2025. No. 2, art. 75. P. 634–725. (In Russ.).Global Energy Outlook 2024: Peaks or Plateaus? Resources for the Future. URL: https://www.rff.org/publications/reports/global-energy-outlook-2024/ (accessed: 16.09.2024).Global Energy Outlook 2024: Peaks or Plateaus? Resources for the Future. URL: https://www.rff.org/publications/reports/global-energy-outlook-2024/ (accessed: 16.09.2024).Средний показатель износа электросетевой инфраструктуры «Россети» может превысить 60 % к 2025 году // Энергетика и промышленность России. URL: https://www.eprussia.ru/news/base/2021/2875181.htm (дата обращения: 16.09.2024).Sredniy pokazatel’ iznosa elektrosetevoy infrastruktury «Rosseti» mozhet prevysit’ 60 % k 2025 godu [The average depreciation rate of ROSSETI's power grid infrastructure may exceed 60 % at 2025]. Energetika i Promyshlennost’ Rossii. Energy and Industry in Russia. URL: https://www.eprussia.ru/news/base/2021/2875181.htm (accessed: 16.09.2024). (In Russ.).Энергетическая стратегия Российской Федерации на период до 2035 года: утв. Распоряжением Правительства Российской Федерации от 9.06.2020 г. № 1523-р. Доступ из справочно-правовой системы «КонсультантПлюс».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 ConsultantPlus. (In Russ.).IEEE Standard for Calculating the Current-Temperature Relationship of Bare Overhead Conductors. IEEE. 2013. P. 1–72. DOI: 10.1109/IEEESTD.2013.6692858.IEEE Standard for Calculating the Current-Temperature Relationship of Bare Overhead Conductors. IEEE. 2013. P. 1–72. DOI: 10.1109/IEEESTD.2013.6692858.Guide for thermal rating calculations of overhead lines. CIGRE. 2014. 95 p.Guide for thermal rating calculations of overhead lines. CIGRE. 2014. 95 p.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 JSC «Federal Grid Company of Unified Energy System»]. Moscow, 2013. 42 p. (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. 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. DOI: 10.3390/en14041136.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.).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: LDQZUC.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 selfsupporting insulated wires of power lines]. Izvestiya Transsiba. Journal of Transsib Railway Studies. 2019. No. 3 (39). P. 134–145. EDN: LDQZUC. (In Russ.).Курош А. Г. Курс высшей алгебры: Москва: Наука, 1968. 431 с. Kurosh A. G. Kurs vysshey algebry [Higher mathematics course]. Moscow, 1968. 431 p. (In Russ.).Курош А. Г. Курс высшей алгебры: Москва: Наука, 1968. 431 с. Kurosh A. G. Kurs vysshey algebry [Higher mathematics course]. Moscow, 1968. 431 p. (In Russ.).Liu Z., Deng H., Peng R. [et al.]. An equivalent heat transfer model instead of wind speed measuring for dynamic thermal rating of transmission lines. Energies. 2020. Vol. 13, no. 18. DOI: 10.3390/en13184679.Liu Z., Deng H., Peng R. [et al.]. An equivalent heat transfer model instead of wind speed measuring for dynamic thermal rating of transmission lines. Energies. 2020. Vol. 13, no. 18. DOI: 10.3390/en13184679.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.).

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