Анализ потерь в защищенных и неизолированных проводах в стационарных режимах с учетом погодных условий

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.

1. 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 (дата обращения: 08.02.2024).

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. Guide for thermal rating calculations of overhead lines / Working group B2.43. CIGRE, 2014. 95 р.

9. ГОСТ 31946–2012. Провода самонесущие изолированные и защищенные для воздушных линий электропередачи. Общие технические условия. Введ. 12–03–2012. Москва: Стандартинформ, 2013. 20 с.

10. 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.

11. 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.

12. 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.

13. 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.

14. 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.

15. 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.

16. 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.

17. 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.

18. 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.