Исследование влияния окружающей среды на пропускную способность воздушных линий электропередачи

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.

1. World Energy Investment 2024. International Energy Agency. URL: https://www.iea.org/reports/world-energyinvestment-2024 (accessed: 16.09.2024).

2. World Energy Outlook 2023. International Energy Agency. URL: https://www.iea.org/reports/world-energy-outlook-2023 (accessed: 16.09.2024).

3. 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.

4. 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).

5. 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).

6. 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».

7. IEEE Standard for Calculating the Current-Temperature Relationship of Bare Overhead Conductors. IEEE. 2013. P. 1–72. DOI: 10.1109/IEEESTD.2013.6692858.

8. Guide for thermal rating calculations of overhead lines. CIGRE. 2014. 95 p.

9. 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.

10. 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.

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

12. 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.

13. 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.).

14. 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.

15. 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.