ПЕРЕДАЧА ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЇ ТА НАВКОЛИШНЄ СЕРЕДОВИЩЕ: ВПЛИВ ВІТРОВОГО НАВАНТАЖЕННЯ НА ЕФЕКТИВНІСТЬ БЛИСКАВКОЗАХИСТУ ПОВІТРЯНИХ ЛІНІЙ ЕЛЕКТРОПЕРЕДАЧІ

Автор(и)

  • Євген Троценко Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0001-9379-0061
  • Теймураз Кацадзе Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0002-8365-0046
  • Мандар Діксіт Інститут управління підприємництвом та інженерних технологій Вішванікетана, Індія https://orcid.org/0000-0003-1959-7815
  • Юлія Перетятко Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0003-1397-8078

DOI:

https://doi.org/10.20535/1813-5420.1.2023.275995

Ключові слова:

блискавка, відмова грозозахисту, грозозахисний трос, вітрове навантаження, електрогеометрична модель.

Анотація

У цій роботі проведено оцінку впливу вітрового навантаження на характеристики блискавкозахисту повітряних ліній електропередачі. Відповідно до електрогеометричної моделі будь-який фазний провідник має горизонтальну ділянку, де цей провідник не захищений від удару блискавки грозозахисним тросом. Розглянуто типову дволанцюгову гратчасту опору лінію електропередачі 220 кВ. Отримані результати показують, що за наявності грозової хмари у вітряних умовах ця незахищена ділянка фазного провідника може збільшуватися внаслідок відхилення фазних провідників. Геометричні положення точок кріплення провідників на підвісній гірлянді ізоляторів та нижню точку провисання провідника було розраховано в діапазоні тиску вітру від 0 до 800 Па. Це дозволило визначити значення ширини незахищеної ділянки верхньої фази лінії електропередачі 220 кВ у тому ж діапазоні значень тиску вітру. Результати показують, що для мінімального струму блискавки 3 кА незахищена відстань збільшується в 4,323 рази від 4,167 м до 18,013 м, коли тиск вітру зростає від 0 до 800 Па (від 0 до 36,140 м/с). Для мінімального струму блискавки 5 кА незахищена відстань збільшується в 7,735 разів з 2,825 м до 21,851 м, коли тиск і швидкість вітру змінюються в тому ж діапазоні. Хоча лінія електропередачі надійно захищена від ударів блискавки із струмами понад 16 кА при тиску вітру до 200 Па (18,070 м/с), при збільшенні тиску вітру від 300 Па до 800 Па (з 22,131 м/с до 36,140) м/с), незахищена відстань збільшується з 4,752 м до 26,204 м. Загалом, отримані результати показують, що вплив вітрового навантаження необхідно враховувати в задачах розрахунку блискавкозахисту повітряних ліній електропередачі. Подальші зусилля слід зосередити на вивченні характеристик блискавкозахисту повітряних ліній електропередачі вищих класів напруги.

Посилання

Gundula, S. B., Roel, M., Kjetil, B., Sigbjorn, S., Eivin, R. (2014), “The effects of power lines on ungulates and implications for power line routing and rights-of-way management”, International Journal of Biodiversity and Conservation, Vol. 6, No. 9, pp. 647-662.

Tyler, N. J., Stokkan, K. A., Hogg, C. R., Nellemann, C., Vistnes, A. I. (2016), “Cryptic impact: Visual detection of corona light and avoidance of power lines by reindeer”, Wildlife Society Bulletin, Vol. 40, No. 1, pp. 50-58, doi: 10.1002/wsb.620.

Manitoba Hydro (2010), “Fur, feathers, fins & transmission lines. How transmission lines and rights-of-way affect wildlife”, pp. 1-90.

Trotsenko, Y., Nesterko, A., Peretyatko, Y., Dixit, M. (2022), “Mitigation of environmental impacts of electricity transmission: Effect of deciduous trees on electric field caused by overhead power lines”, Transactions оf Kremenchuk Mykhailo Ostrohradskyi National University, Issue 1 (132), pp. 203-211. doi: 10.32782/1995-0519.2022.1.27.

Nelson, O., Thomas, O. E. (2019), “Effect of wind environment on high voltage transmission lines span”, International Journal of Science and Engineering Applications, Vol. 8, Issue 10, pp. 455-460, doi: 10.7753/IJSEA0810.1004.

Rossi, A., Jubayer, C., Koss, H., Arriaga, D., Hangan, H. (2020), “Combined effects of wind and atmospheric icing on overhead transmission lines”, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, Vol. 204, Article 104271, doi: 10.1016/j.jweia.2020.104271.

Taniguchi, S., Tsuboi, T., Okabe, S., Nagaraki, Y., Takami, J., Ota, H. (2010), “Improved method of calculating lightning stroke rate to large-sized transmission lines based on electric geometry model”, IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, Vol. 17, No. 1, pp. 53-62, doi: 10.1109/TDEI.2010.5412002.

Kern, A., Schelthoff, C., Mathieu M. (2011), “Calculation of interception efficiencies for air-terminations using a dynamic electro-geometrical model”, 2011 International Symposium on Lightning Protection, pp. 25-30, doi: 10.1109/SIPDA.2011.6088439.

Trotsenko, Y., Nesterko, A., Dixit, M. (2021), “Analysis of approaches for estimating the lightning performance of overhead transmission lines”, Transactions оf Kremenchuk Mykhailo Ostrohradskyi National University, Issue 6 (131), pp. 116-121, doi: 10.30929/1995-0519.2021.6.116-121.

Taniguchi, S., Tsuboi, T., Okabe, S. (2009), “Observation results of lightning shielding for large-scale transmission lines”, IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, Vol. 16, No. 2, pp. 552-559, doi: 10.1109/TDEI.2009.4815191.

Katsadze, T. L. (2012), “Fundamentals of mechanical calculations of overhead power lines: Textbook”, Kyiv: Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, ISBN 978-966-622-953-6.

Das, D. (2007), “Electrical power systems”, New Delhi: New Age International, ISBN (13): 978-81-224-2515-4.

Grigsby, L. L. (2007), “Electric power generation. Transmission and distribution”, CRC Press, ISBN (13): 978-04-291-2973-5.

Central Electricity Authority (2018), “Compendium of tested tower designs for EHV transmission lines”, Ministry of Power, Government of India, New Delhi, pp. 1-356.

LaForest, J. J. (1982), “Transmission line reference book (345 kV and above)”, Electric Power Research Institute (EPRI), Palo Alto, CA, 2nd edition.

IEEE Std 1243-1997, “IEEE Guide for improving the lightning performance of transmission lines”, pp. 1-44, doi: 10.1109/IEEESTD.1997.84660.

DEHN + SÖHNE (2014), “Lightning protection guide”, 3rd updated edition, pp. 1-488, ISBN 978 3 9813770-1-9.

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-10-02

Номер

№ 1 (2023): 71

Розділ

ЕНЕРГЕТИЧНІ СИСТЕМИ ТА КОМПЛЕКСИ

Ліцензія

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

  1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
  1. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
  1. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).