Альтернативная оценка напряжения на вершине опоры линии электропередачи, поражённой молнией

Autor: Dixit, Mandar Madhukar
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2021
Předmět:
Zdroj: Technology audit and production reserves; Vol. 2 No. 1(58) (2021): Industrial and technology systems; 33-39
Technology audit and production reserves; Том 2 № 1(58) (2021): Виробничо-технологічні системи; 33-39
Technology audit and production reserves; Том 2 № 1(58) (2021): Производственно-технологические системы; 33-39
ISSN: 2664-9969
2706-5448
Popis: The object of the research is a circuit that simulates a lightning strike to a tower of 220 kV power transmission line, taking into consideration the reflection of a current wave from 10 nearest towers. Computation of the voltage arising at the top of the stricken tower is necessary further to determine the lightning performance of transmission line by various methods. For Indian conditions, the average number of lightning strikes to this power line per 100 kilometers per year is about 77, which is a fairly high figure. As a rule, for the tasks of lightning protection, the lightning current is approximated by some analytical expression. In most cases, such expressions are various combinations of exponential functions. However, the waveform of real lightning currents on oscillograms differs significantly from the waveform attributed to them and approximated by relatively simple exponential expressions. For a more detailed study of transient processes caused by thunderstorm activity, there is a need to use oscillograms of real lightning currents when modeling. The problem of determining the voltage at the top of the stricken transmission line tower was solved using circuit simulation. To simulate the lightning current, digitized oscillograms of real lightning currents with peak values of –5.256 kA and –133.586 kA were applied. The article shows that the proposed approach gives a more accurate and visual representation of the transient process at the top of the stricken tower than the approximation of the lightning current by simple exponential expressions. Applying a simplified exponential description of the lightning current leads not only to a simplification of the nature of the transient process at the tower top, but also to an underestimation of the results to 8.8%. The selection of the equivalent circuit for the power line towers also affects the result. Representation of towers in the equivalent circuit with lumped inductances leads to slightly higher values compared to application of surge impedances in the circuit. In this case, the smaller the current amplitude, the greater the difference (8.6 % in the domain of low currents and 1.9 % in the domain of high currents). Since this leads to some reserve during the computations of lightning performance, it is recommended to use an equivalent circuit with lumped inductance for a transmission line tower. The conducted research contributes to the development of methods for calculating the lightning performance of power lines and extends the scope of application of circuit simulation programs.
Объектом исследования является схема, которая моделирует удар молнии в опору линии электропередачи класса 220 кВ с учётом отражения волны тока от 10 ближайших опор. Расчёт потенциала, возникающего на вершине пораженной опоры, необходим в дальнейшем для определения грозоупорности линии различными методами. В среднем для условий Индии количество разрядов молний в данную линию электропередачи на 100 километров в год составляет около 77, что является достаточно высоким показателем. Как правило, в задачах грозозащиты ток молнии описывают некоторым аналитическим выражением. В большинстве случаев такие выражения представляют собой различные комбинации экспоненциальных функций. Однако форма токов реальных молний на осциллограммах существенно отличается от той формы, которую им приписывают, и аппроксимируют относительно простыми экспоненциальными выражениями. Для более детального исследования переходных процессов, обусловленных грозовой деятельностью, существует необходимость при моделировании использовать осциллограммы реальных токов молнии. Задача определения напряжения на вершине поражённой опоры линии электропередачи была решена с помощью схемотехнического моделирования. Для моделирования тока молнии была использованы оцифрованные осциллограммы реальных токов молний с пиковыми значениями –5.256 кА и –133.586 кА. В данной работе показано, что предложенный подход даёт более точное и наглядное представление о переходном процессе на вершине поражённой опоры, чем аппроксимация тока молнии простыми экспоненциальными выражениями. Использование упрощённого экспоненциального описание тока молнии приводит не только к упрощению характера переходного процесса на вершине опоры, но и к занижению результатов до 8.8%. Выбор схемы замещения опор линии электропередачи также оказывает влияние на результат. Представление опор на эквивалентной схеме сосредоточенными индуктивностями приводит к несколько большим значениям по сравнению с использованием в схеме волновых сопротивлений. При этом, чем меньше амплитуда тока, тем больше разница (8.6 % в области малых токов и 1.9 % в области больших токов). Поскольку это приводит к некоторому запасу в расчётах грозоупорности, можно рекомендовать схему замещения опоры линии электропередачи с помощью сосредоточенных индукивностей. Проведенное исследование вносит вклад в развитие методов расчёта грозоупорности линий электропередач и расширение области применения программ схемотехнического моделирования.
Об'єктом дослідження є схема, яка моделює удар блискавки в опору лінії електропередачі класу 220 кВ з урахуванням відбиття хвилі струму від 10 найближчих опор. Розрахунок потенціалу, що виникає на вершині ураженої опори, необхідний в подальшому для визначення блискавкозахисту лінії різними методами. В середньому для умов Індії кількість розрядів блискавки в дану лінію електропередачі на 100 кілометрів в рік становить близько 77, що є досить високим показником. Як правило, в задачах блискавкозахисту струм блискавки описують деяким аналітичним виразом. У більшості випадків такі вирази є різними комбінаціями експоненційних функцій. Однак форма струмів реальних блискавок на осцилограмах істотно відрізняється від тієї форми, яку їм приписують і апроксимують відносно простими експонентними виразами. Для більш детального дослідження перехідних процесів, обумовлених грозовою діяльністю, існує необхідність при моделюванні використовувати осцилограми реальних струмів блискавки. Завдання визначення напруги на вершині ураженої опори лінії електропередавання було вирішено за допомогою схемотехнічного моделювання. Для моделювання струму блискавки були використані оцифровані осцилограми реальних струмів блискавок з піковими значеннями -5,256 кА і -133,586 кА. У даній роботі показано, що запропонований підхід дає більш точне і наочне уявлення про перехідний процес на вершині ураженої опори, ніж апроксимація струму блискавки простими експоненційними виразами. Використання спрощеного експоненціального опису струму блискавки призводить не тільки до спрощення характеру перехідного процесу на вершині опори, але й до заниження результатів до 8,8 %. Вибір схеми заміщення опор лінії електропередачі також впливає на результат. Представлення опор на еквівалентній схемі зосередженими індуктивностями призводить до дещо більших значень у порівнянні з використанням у схемі хвильових опорів. При цьому, чим менше амплітуда струму, тим більша різниця (8,6 % в області малих струмів і 1,9 % в області великих струмів). Оскільки це призводить до деякого запасу в розрахунках блискавкозахисту, можна рекомендувати схему заміщення опори лінії електропередачі за допомогою зосереджених індуківностей. Проведене дослідження робить внесок в розвиток методів розрахунку блискавкозахисту ліній електропередач і розширення області застосування програм схемотехнічного моделювання.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: