РОЗРАХУНОК ВТРАТ АКТИВНОЇ ПОТУЖНОСТІ У ГРОЗОЗАХИСНОМУ ТРОСІ ПОВІТРЯНИХ ЛІНІЙ ЕЛЕКТРОПЕРЕДАЧІ
The new approach to calculating the induced current and power losses that occur in grounding wires with integrated fiber optic cable, which recently used for protection of overhead power lines from direct lightning strikes. For example, the overhead power line 330 kV with grounding wire of this type...
Збережено в:
| Дата: | 2016 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Інститут електродинаміки НАН України, Київ
2016
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/844 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Technical Electrodynamics |
| Завантажити файл: |  |
Репозитарії
Technical Electrodynamics| _version_ | 1870202553518522368 |
|---|---|
| author | Красножон, А.В. Буйний, Р.О. Пентегов, І.В. |
| author_facet | Красножон, А.В. Буйний, Р.О. Пентегов, І.В. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "А.В. Красножон",
"institution": "Чернігівський національний технологічний університет, вул. Шевченка, 95, Чернігів, 14027, Україна"
},
{
"author": "Р.О. Буйний",
"institution": "Чернігівський національний технологічний університет, вул. Шевченка, 95, Чернігів, 14027, Україна"
},
{
"author": "І.В. Пентегов",
"institution": "Інститут електрозварювання імені Є.О.Патона НАН України, вул. Боженка, 11, Київ, 03150, Україна"
}
] |
| author_sort | Красножон, А.В. |
| baseUrl_str | https://techned.org.ua/index.php/techned/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2022-12-24T16:12:29Z |
| description | The new approach to calculating the induced current and power losses that occur in grounding wires with integrated fiber optic cable, which recently used for protection of overhead power lines from direct lightning strikes. For example, the overhead power line 330 kV with grounding wire of this type shows that the loses can be significant and are likely to reduce the efficiency of power transmission to the final consumer. This issue is relevant as the renovation of existing overhead power lines, and at the stage of development new overhead power lines. References 8, figure 1. |
| doi_str_mv | 10.15407/techned2016.04.023 |
| first_indexed | 2026-06-16T01:12:53Z |
| format | Article |
| fulltext |
ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2016. № 4 23
УДК 621.311:621.315
РОЗРАХУНОК ВТРАТ АКТИВНОЇ ПОТУЖНОСТІ У ГРОЗОЗАХИСНОМУ ТРОСІ
ПОВІТРЯНИХ ЛІНІЙ ЕЛЕКТРОПЕРЕДАЧІ
А.В. Красножон1, канд.техн.наук, Р.О.Буйний1*, канд.техн.наук, І.В.Пентегов2, докт.техн.наук
1 − Чернігівський національний технологічний університет,
вул. Шевченка, 95, Чернігів, 14027, Україна,
e-mail: red_john@ngs.ru, buinyiroman@gmail.com,
2 − Інститут електрозварювання імені Є.О.Патона НАН України,
вул. Боженка, 11, Київ, 03150, Україна, e-mail: magn@i.com.ua.
Запропоновано метод розрахунку наведеного струму та втрат потужності, що виникають у грозозахисних
тросах із вбудованим оптоволоконним кабелем, які останнім часом використовуються для захисту повітряних
ЛЕП від прямих ударів блискавки. На прикладі ЛЕП напругою 330 кВ з грозозахисним тросом зазначеного типу
показано, що втрати у тросі можуть бути значними і призводять до зменшення ефективності передачі елек-
троенергії кінцевому споживачу. Дана проблема є актуальною як при реконструкції існуючих ЛЕП, так і на
етапі проектування нових. Бібл. 8, рис. 1.
Ключові слова: повітряна ЛЕП, грозозахисний трос, магнітна індукція, магнітний потік, наведений струм, втра-
ти потужності.
Вступ. Останнім часом для захисту повітряних ліній електропередачі від прямих ударів блискавки по-
чали використовувати грозозахисні троси (ГЗТ) з вбудованим оптоволоконним кабелем. У правилах улашту-
вання електроустановок [8] сказано, що такі троси повинні заземлюватися на кожній опорі ЛЕП. Однак таке за-
землення призведе до появи контурів, утворених опорами ЛЕП, їхніми заземлювачами та ГЗТ. Створений фаз-
ними провідниками ЛЕП магнітний потік буде наводити у тросі певну напругу, що призведе до появи у ньому
струму і, як наслідок, втрат потужності. Задача розрахунку таких втрат на сьогодні є невирішеною. При цьому
слід зазначити, що в даний час ГЗТ більшості існуючих ЛЕП поділені на частини, кожна з яких заземлена лише
на одній опорі ЛЕП, тому втрат у таких тросах не виникає [7]. Проте у найближчій перспективі для ЛЕП 110-
750 кВ передбачається заміна усіх тросів на ГЗТ із вбудованим оптоволоконним кабелем, що вимагає заземлен-
ня на всіх опорах.
Мета статті. Метою даної статті є створення методу розрахунку втрат потужності у грозозахисному
тросі повітряних ліній електропередачі. При цьому важливо, що необхідно враховувати наявний магнітний
зв’язок між фазами ЛЕП та ГЗТ.
Основні матеріали дослідження. Для розрахунку втрат у ГЗТ повітряних ліній електропередачі можна
застосувати метод дзеркальних відображень. Згідно з цим методом необхідно розглядати, крім фазних провід-
ників ЛЕП та ГЗТ, фіктивні фазні провідники та фіктивний ГЗТ. Струми у фіктивних провідниках ЛЕП та у тросі
мають таку саму величину, як і струми у
реальних провідниках, але протилежний
напрямок.
На рисунку показано зчеплену з
ГЗТ силову лінію магнітного поля від дипо-
ля фази А та її дзеркального відображення.
Слід зазначити, що така силова лінія є ко-
лом, центр якого не співпадає з центром
фазного провідника [1,5]. На рисунку пред-
ставлено: висоту підвісу фази h та ГЗТ –
H ; відстань від землі до центру зчепленої з
ГЗТ силової лінії Y та радіус такої лінії R .
Магнітна індукція від фазного про-
відника та його дзеркального відображення
розраховується
0 1 1( , , )
2 2
m
m
IB r h I
r h r
μ
π
⋅ ⎛ ⎞= ⋅ −⎜ ⎟+⎝ ⎠
. (1)
де r – відстань від центру фазного провід-
ника до точки, де розраховується індукція
© Красножон А.В., Буйний Р.О., Пентегов І.В., 2016
*ORCID ID: http://orcid.org/0000-0002-5432-2924
24 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2016. № 4
(точка знаходиться вище фазного провідника); mI – амплітуда струму у фазі.
Магнітна індукція у формулі (1) розраховується у циліндричній системі координат, початок якої спів-
падає з відповідним фазним провідником ЛЕП, а зчеплений з ГЗТ магнітний потік від диполя фази та її дзерка-
льного відображення −
( , , )0
, 0( , , ) ( , , )
eqv h H x h
m m m
H
Ф h H I x l B r h I dr
−
∞
= ∫ . (2)
Слід зазначити, що зчеплений з ГЗТ магнітний потік згідно з (2) визначається по шляху, показаному на
рисунку. Цей шлях розпочинається з найвищої точки зчепленої з ГЗТ силової лінії від диполя фази та її дзерка-
льного відображення та закінчується у безмежності. Відстань від землі до найвищої точки зчепленої з ГЗТ си-
лової лінії eqvH є функцією від h , H та 0x .
Для подальших розрахунків будемо використовувати символічний метод. Знаходимо комплексну амп-
літуду сумарного магнітного потоку, зчепленого з ГЗТ
0
1 2 3 01 02 03 ГЗТ 1 01( , , , , , , , , , ) ( ( , , , ) j
m m m m mФ h h h H x x x I I Ф h H x I eψ ⋅∑ = +&
2 2
3 3
2 02 3 03 ГЗТ( , , , ) ( , , , ) )
j j j
m m m m ГЗТ mФ h H x I e Ф h H x I e L I e
π π ψ− ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅+ + − , (3)
де 1h , 2h , 3h – висоти підвішування фаз, H – висота підвішування ГЗТ, 01x , 02x , 03x – відстані між фазами
та вертикальною проекцією ГЗТ, ГЗТL – індуктивність ГЗТ, ГЗТmI – амплітуда струму у ГЗТ, ψ – початкова
фаза струму ГЗТ.
Три перших складових даної формули враховують магнітні потоки фаз та їхній взаємний зсув у часі, а
остання складова – магнітний потік від самого ГЗТ згідно з правилом Ленца [2] буде спрямований протилежно
змінам магнітного потоку, створеного фазними провідниками ЛЕП.
Розраховуємо комплексну амплітуду наведеної на ГЗТ напруги
=ψ),,,,,,,,,( 030201321 ГЗТmmm IIxxxHhhhU&
1 2 3 01 02 03 ГЗТ( , , , , , , , , , )m m mj Ф h h h H x x x I Iω ψ= ∑& . (4)
Комплексну амплітуду струму ГЗТ знаходимо за законом Ома
1 2 3 01 02 03 ГЗТ
ГЗТ
( , , , , , , , , , )j m m m
m
ГЗТ
U h h h H x x x I I
I e
Z
ψ ψ⋅ =
&
, (5)
де ГЗТZ – повний комплексний опір ГЗТ
ГЗТГЗТГЗТ jXRZ += , (6)
де ГЗТR , ГЗТX – активний та індуктивний опори ГЗТ відповідно.
Індуктивний опір ГЗТ – це фактично індуктивний опір контуру, утвореного ГЗТ та його дзеркальним
відображенням, який можна визначити через індуктивність двохпровідної лінії.
Слід зазначити, що струм ГЗТ входить в обидві частини рівняння (5). Якщо розв’язати дане рівняння
[3], то можна отримати наведений у ГЗТ струм. Цей струм буде синусоїдальним, оскільки наводиться синусої-
дальними струмами фазних провідників ЛЕП. Знаючи діюче значення такого струму, можемо розрахувати втра-
ти активної потужності в ГЗТ
2
ГЗТ ГЗТP I R= , (7)
де ГЗТI – діюче значення струму у ГЗТ.
Використовуючи формули (1) – (7) для ЛЕП напругою 330 кВ довжиною 100 км, виконаної на опорах
типу ПС330-2 [4] з ГЗТ марки OPGW-136-AL-3/68-A20SA, при діючому значенні струму фази 700 А отримуємо
діюче значення струму ГЗТ 28,5 А та втрати потужності в ГЗТ 16,3 кВт.
Висновки. Запропоновано метод розрахунку втрат потужності у ГЗТ повітряних ЛЕП, який враховує
вплив струму ГЗТ на загальне магнітне поле ЛЕП. На основі даного методу можна розраховувати величини
втрат потужності у ГЗТ з вбудованим оптоволоконним кабелем для ЛЕП, що проектуються, а також під час ви-
конання проектів по реконструкції діючих ЛЕП. Струм ГЗТ можна використовувати під час розрахунку магніт-
ного поля ЛЕП [6].
1. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электромагнитное поле. – М.: Высшая школа, 1986. –
263 с.
2. Зевеке Г.В., Ионкин П.А., Нетушил А.В., Страхов С.В. Основы теории цепей. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 528 с.
3. Кудрявцев Е.М. MathCad 2000 Pro. – М.: ДМК Пресс, 2001. – 576 с.
4. Макаров Е.Ф. Справочник по электрическим сетям 0,4-35 кВ и 110-1150 кВ. – М.: Папирус Про, 2003. – 640 с.
5. Нейман Л.Р., Демирчян К.С. Теоретические основы электротехники. – М.-Л.: Энергия, 1967.– 407 с.
6. Щерба А.А., Резинкина М.М. Электромагнитные поля и их воздействие на объекты. – К.: Наукова думка, 2009. –
191 с.
ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2016. № 4 25
7. Правила устройства электроустановок. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 648 с.
8. Правила улаштування електроустановок. Розділ 2. Передавання електроенергії. Глава 2.5. Повітряні лінії елек-
тропередавання напругою вище 1 кВ до 750 кВ. – К.: Міненерговугілля України, 2014.
УДК 621.311:621.315
РАСЧЕТ ПОТЕРЬ АКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В ГРОЗОЗАЩИТНОМ ТРОСЕ ВОЗДУШНЫХ
ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
А.В. Красножон1, канд.техн.наук, Р.А.Буйный1, канд.техн.наук, И.В.Пентегов2, докт.техн.наук
1 − Черниговский национальный технологический университет,
ул. Шевченко, 95, Чернигов, 14027, Украина,
e-mail: red_john@ngs.ru, buinyiroman@gmail.com,
2 − Институт электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины,
ул. Боженко, 11, Киев, 03150, Украина,
e-mail: magn@i.com.ua.
Предложен новый подход к расчету наведенного тока и потерь мощности, возникающих в грозозащитных
тросах со встроенным оптоволоконным кабелем, которые в последнее время используются для защиты воз-
душных ЛЭП от прямых ударов молнии. На примере ЛЭП напряжением 330 кВ с грозозащитным тросом ука-
занного типа показано, что потери в нем могут быть значительными, что, в свою очередь, приводит к
уменьшению эффективности передачи электроэнергии конечному потребителю. Данная проблема актуальна
как при реконструкции существующих ЛЭП, так и на этапе проектирования новых. Библ. 8, рис. 1.
Ключевые слова: воздушная ЛЭП, грозозащитный трос, магнитная индукция, магнитный поток, наведенный
ток, потери мощности.
CALCULATION OF ACTIVE POWER LOSSES IN THE GROUNDING WIRE OF OVERHEAD
POWER LINES
A.V.Krasnozhon1, R.O.Buinyi1, I.V.Pentegov2
1 − Chernihiv National University of Technology,
str. Shevchenka, 95, Chernihiv, 14027, Ukraine,
e-mail: red_john@ngs.ru, buinyiroman@gmail.com,
2 − The E.O. Paton Electric Welding Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine,
str. Bozhenka, 11, Kyiv, 03150, Ukraine,
e-mail: magn@i.com.ua
The new approach to calculating the induced current and power losses that occur in grounding wires with integrated
fiber optic cable, which recently used for protection of overhead power lines from direct lightning strikes. For example,
the overhead power line 330 kV with grounding wire of this type shows that the loses can be significant and are likely to
reduce the efficiency of power transmission to the final consumer. This issue is relevant as the renovation of existing
overhead power lines, and at the stage of development new overhead power lines. References 8, figure 1.
Key words: overhead power lines, grounding wire, magnetic induction, magnetic flux, induced current, power losses.
1. Bessonov L.A. Theoretical Foundations of Electrical Engineering. Electromagnetic field. – Moskva: Vysshaia shkola,
1986. – 263 p. (Rus)
2. Zeveke G.V., Ionkin P.A., Netushil A.V., Strahov S.V. Fundamentals of circuit theory. – Moskva: Energoatomizdat, 1989.
– 528 p. (Rus)
3. Kudryavtsev E.M. MathCad 2000 Pro. – Moskva: DMK Press, 2001. – 576 p. (Rus)
4. Makarov E.F. Handbook of electric networks 0,4-35 kV and 110-1150 kV. – Moskva: Papirus Pro, 2003. – 640 p. (Rus)
5. Neiman L.R., Demyrchian K.S. Theoretical Foundations of Electrical Engineering. – Moskva-Leningrad: Energiia, 1967.
– 407 p. (Rus)
6. Shcherba A.A., Rezinkina M.M. Electromagnetic fields and their effect on the objects. – Kyiv: Naukova dumka, 2009. –
191 с. (Rus)
7. Rules of Electrical Installation Arrangement. – Moskva: Energoatomizdat, 1987. – 648 p. (Rus)
8. Rules of Electrical Installation Arrangement. Chapter 2. The transmission of electricity. Path 2.5. The overhead power lines
with voltage above 1 kV up to 750 kV. – Kyiv: Minenerhovuhillia Ukrainy, 2014. (Ukr)
Надійшла 04.02.2016
Остаточний варіант 10.05.2016
|
| id | techned_org_ua-article-844 |
| institution | Technical Electrodynamics |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-06-16T01:12:53Z |
| publishDate | 2016 |
| publisher | Інститут електродинаміки НАН України, Київ |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | technedorgua/9b/509e2e0d76a43228a184e9c64421aa9b.pdf |
| spelling | techned_org_ua-article-8442022-12-24T16:12:29Z CALCULATION OF ACTIVE POWER LOSSES IN THE GROUNDING WIRE OF OVERHEAD POWER LINES РОЗРАХУНОК ВТРАТ АКТИВНОЇ ПОТУЖНОСТІ У ГРОЗОЗАХИСНОМУ ТРОСІ ПОВІТРЯНИХ ЛІНІЙ ЕЛЕКТРОПЕРЕДАЧІ Красножон, А.В. Буйний, Р.О. Пентегов, І.В. overhead power lines grounding wire magnetic induction magnetic flux induced current power losses повітряна ЛЕП грозозахисний трос магнітна індукція магнітний потік наведений струм втрати потужності The new approach to calculating the induced current and power losses that occur in grounding wires with integrated fiber optic cable, which recently used for protection of overhead power lines from direct lightning strikes. For example, the overhead power line 330 kV with grounding wire of this type shows that the loses can be significant and are likely to reduce the efficiency of power transmission to the final consumer. This issue is relevant as the renovation of existing overhead power lines, and at the stage of development new overhead power lines. References 8, figure 1. Запропоновано метод розрахунку наведеного струму та втрат потужності, що виникають у грозозахисних тросах із вбудованим оптоволоконним кабелем, які останнім часом використовуються для захисту повітряних ЛЕП від прямих ударів блискавки. На прикладі ЛЕП напругою 330 кВ з грозозахисним тросом зазначеного типу показано, що втрати у тросі можуть бути значними і призводять до зменшення ефективності передачі електроенергії кінцевому споживачу. Дана проблема є актуальною як при реконструкції існуючих ЛЕП, так і на етапі проектування нових. Бібл. 8, рис. 1. Інститут електродинаміки НАН України, Київ 2016-06-21 Article Article application/pdf https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/844 10.15407/techned2016.04.023 Tekhnichna Elektrodynamika; No. 4 (2016): TEKHNICHNA ELEKTRODYNAMIKA; 023 ТЕХНІЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА; № 4 (2016): ТЕХНІЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА; 023 2218-1903 1607-7970 10.15407/techned2016.04 uk https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/844/722 Авторське право (c) 2022 ТЕХНІЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |
| spellingShingle | повітряна ЛЕП грозозахисний трос магнітна індукція магнітний потік наведений струм втрати потужності Красножон, А.В. Буйний, Р.О. Пентегов, І.В. РОЗРАХУНОК ВТРАТ АКТИВНОЇ ПОТУЖНОСТІ У ГРОЗОЗАХИСНОМУ ТРОСІ ПОВІТРЯНИХ ЛІНІЙ ЕЛЕКТРОПЕРЕДАЧІ |
| title | РОЗРАХУНОК ВТРАТ АКТИВНОЇ ПОТУЖНОСТІ У ГРОЗОЗАХИСНОМУ ТРОСІ ПОВІТРЯНИХ ЛІНІЙ ЕЛЕКТРОПЕРЕДАЧІ |
| title_alt | CALCULATION OF ACTIVE POWER LOSSES IN THE GROUNDING WIRE OF OVERHEAD POWER LINES |
| title_full | РОЗРАХУНОК ВТРАТ АКТИВНОЇ ПОТУЖНОСТІ У ГРОЗОЗАХИСНОМУ ТРОСІ ПОВІТРЯНИХ ЛІНІЙ ЕЛЕКТРОПЕРЕДАЧІ |
| title_fullStr | РОЗРАХУНОК ВТРАТ АКТИВНОЇ ПОТУЖНОСТІ У ГРОЗОЗАХИСНОМУ ТРОСІ ПОВІТРЯНИХ ЛІНІЙ ЕЛЕКТРОПЕРЕДАЧІ |
| title_full_unstemmed | РОЗРАХУНОК ВТРАТ АКТИВНОЇ ПОТУЖНОСТІ У ГРОЗОЗАХИСНОМУ ТРОСІ ПОВІТРЯНИХ ЛІНІЙ ЕЛЕКТРОПЕРЕДАЧІ |
| title_short | РОЗРАХУНОК ВТРАТ АКТИВНОЇ ПОТУЖНОСТІ У ГРОЗОЗАХИСНОМУ ТРОСІ ПОВІТРЯНИХ ЛІНІЙ ЕЛЕКТРОПЕРЕДАЧІ |
| title_sort | розрахунок втрат активної потужності у грозозахисному тросі повітряних ліній електропередачі |
| topic | повітряна ЛЕП грозозахисний трос магнітна індукція магнітний потік наведений струм втрати потужності |
| topic_facet | overhead power lines grounding wire magnetic induction magnetic flux induced current power losses повітряна ЛЕП грозозахисний трос магнітна індукція магнітний потік наведений струм втрати потужності |
| url | https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/844 |
| work_keys_str_mv | AT krasnožonav calculationofactivepowerlossesinthegroundingwireofoverheadpowerlines AT bujnijro calculationofactivepowerlossesinthegroundingwireofoverheadpowerlines AT pentegovív calculationofactivepowerlossesinthegroundingwireofoverheadpowerlines AT krasnožonav rozrahunokvtrataktivnoípotužnostíugrozozahisnomutrosípovítrânihlíníjelektroperedačí AT bujnijro rozrahunokvtrataktivnoípotužnostíugrozozahisnomutrosípovítrânihlíníjelektroperedačí AT pentegovív rozrahunokvtrataktivnoípotužnostíugrozozahisnomutrosípovítrânihlíníjelektroperedačí |