Моделирование электромагнитных влияний шестифазной ЛЭП на трубопроводы

ЦЕЛЬ. Разработка цифровых моделей для вычисления наведенных напряжений на трубопроводе, создаваемых шестифазной линией электропередачи в нормальном и аварийных режимах работы. МЕТОДЫ. Исследования проводились на компьютерной модели электрической сети, имеющей в своем составе линию данного типа. Для ее формирования использовался подход, базирующийся на применении фазных координат. Моделирование осуществлялось на основе программного комплекса Fazonord, версия 5.3.5.3-2024. РЕЗУЛЬТАТЫ. Рассматривались следующие режимы работы мультифазной ЛЭП 220 кВ: симметричный и неполнофазный при нагрузках на приемном конце 300 + j150 МВ·А; одно- и двухфазные короткие замыкания (КЗ), а также 2-х фазное КЗ на землю. Для сравнения проведено моделирование ЛЭП типового исполнения. Полученные результаты дали возможность сделать следующие выводы: в симметричном нагрузочном режиме 6-ти фазная линия создает в отдельных точках трубы наведенные напряжения, более чем в три раза превышающие аналогичные параметры для ЛЭП традиционной конструкции; однако их величины не превышают допустимого уровня в 60 В; для КЗ максимумы потенциалов на трубе в рассматриваемых ЛЭП различаются незначительно; при отключении одной фазы их уровни при шестифазной ЛЭП выходят за допустимый предел, а в трехфазной линии не превышают 60 В. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Применяемый подход отличается универсальностью и может использоваться для определения режимов в сетях различной конфигурации; разработанные модели могут быть востребованы в практике проектирования участков совместного прохождения перспективных ЛЭП шестифазного исполнения и трубопроводов при планировании мероприятий по обеспечению безопасной работы обслуживающего персонала.

1. Коррекция коэффициента мощности в системах электроснабжения с многофазными нелинейными нагрузками / Егоров Д.Э., Довгун В.П., Боярская Н.П. [и др.] // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. Т. 22. № 6. 2020. С. 3-15.

2. Гершенгорн А. И. Многофазные линии электропередачи высокого и сверхвысокого напряжения // Электрические станции. № 8. 1994. С. 67-70.

3. Королев А.Н., Куликов К.В., Коротков В.В. Особенности построения многофазных ЛЭП // Повышение эффективности работы энергосистем. Иваново, 2001. С. 108-111.

4. Суслов В.М. Определение матрицы обобщенных параметров несимметричной многофазной линий электропередачи // Проблемы региональной энергетики. № 1. 2005. С. 74-77.

5. Самородов Г. И. Четырехфазные электропередачи. // Известия РАН «Энергетика». № 6. 1995. С. 101–108.

6. Москалев Ю.В. Повышение эффективности транспорта электроэнергии с использованием трансформаторного преобразователя числа фаз и многофазной линии электропередачи // Проблемы машиноведения. Материалы VII Международной научно-технической конференции. Омск, 2023. С. 13-18.

7. Москалев Ю.В. Моделирование работы трехфазно-многофазного трансформаторного преобразователя числа фаз с линейной симметричной нагрузкой // Динамика систем, механизмов и машин. Т. 10. № 1. 2022. С. 65-69.

8. Ammar A. Hajjar, M. M. Mansour. Fault location for Six-Phase Transmission Lines based on the wavelet transform of the fault induced high frequency transients. 2007 42nd International Universities Power Engineering Conference. 2007. Publisher: IEEE.

9. M.W. Mustafa, M.R. Ahmad, H. Shareef. Fault analysis on double three-phase to six-phase converted transmission line. 2005 International Power Engineering Conference. 2005. Publisher: IEEE.

10. Hussein Ahmad, M. I. Jambak. Advanced laboratory scale model of high phase conversion power transmission line. 2008 IEEE 2nd International Power and Energy Conference. 2008. Publisher: IEEE.

11. Gaurav Kapoor. Six Phase Transmission Line Boundary Protection Using Mathematical Morphology. 2018 International Conference on Computing, Power and Communication Technologies (GUCON). 2018. Publisher: IEEE.

12. M. W. Mustafa, M. R. Ahmad. Transient Stability Analysis of Power System with Six-Phase Converted Transmission Line. 2006 IEEE International Power and Energy Conference. 2006. Publisher: IEEE.

13. Tirupathi Rao Althi, Ebha Koley, Subhojit Gosh. LSTM Classifier Based Fault Detection and Classification Scheme for 1-Open Conductor Faults in Six-Phase Transmission Line. 2024 Third International Conference on Power, Control and Computing Technologies (ICPC2T). 2024. Publisher: IEEE.

14. Gaurav Kapoor, Rabindra Nath Shaw. SWT-Based Fault Recognition Technique for Six-Phase Transmission System. 2020 IEEE International Conference on Computing, Power and Communication Technologies (GUCON). 2020 Publisher: IEEE.

15. M.A.B Sidik, H. Ahmad, Z.A. Malek, Z. Buntat, N. Bashir, M.I.A. Zarin, M.A.B Sidik, Z. Nawawi, M.I. Jambak. Induced voltage on objects under six-phase transmission line. TENCON 2011 - 2011 IEEE Region 10 Conference. 2011. Publisher: IEEE.

16. Jong-Ian Tsai, Rong-Ching Wu, Tung-Sheng Zhan, Ting-Chia Ou, Wen-Yang Li, Yong-Nong Chang. Turbine-generator blade and shaft torisonal torques due to line faults in six-phase transmission systems evolved from three-phase double-circuit line systems. 2009 4th IEEE Conference on Industrial Electronics and Applications. 2009. Publisher: IEEE.

17. S.O. Faried, S. Al-Senaidi, S. Upadhyay. Impact of fault clearing and high-speed reclosing of six phase transmission line faults on turbine-generator shaft torsional torques. 2001 IEEE Porto Power Tech Proceedings (Cat. No.01EX502). 2001. Publisher: IEEE.

18. Gaurav Kapoor, Anamika Yadav. A Single-Terminal Hybrid Scheme for Six-Phase Transmission Line Protection. 2020 IEEE International Conference on Power Electronics, Drives and Energy Systems (PEDES). 2020. Publisher: IEEE.

19. Tirupathi Rao Althi, Ebha Koley, Subhojit Ghosh. Fuzzy Logic based Fault Detection and Classification scheme for Series Faults in Six Phase Transmission Line. 2021 7th International Conference on Electrical Energy Systems (ICEES). 2021. Publisher: IEEE.

20. Maneesh Verma, Ebha Koley, Subhojit Ghosh. Application of Fuzzy Logic for Fault Detection and Classification in Six Phase Transmission Line. 2017 IEEE International Conference on Computational Intelligence and Computing Research (ICCIC). 2017. Publisher: IEEE.

21. Tuan Mohd Ikhwan Bin Tuan Yacob, Zuhaina Binti Zakaria, Noraliza Binti Hamzah. Study of six phase transmission line using the autotransformer conversion. 2011 IEEE Student Conference on Research and Development. 2011. Publisher: IEEE.

22. Shanker Warathe, R N Patel. Six-phase transmission line over current protection by numerical relay. 2015 International Conference on Advanced Computing and Communication Systems. 2015. Publisher: IEEE.

23. Sunil Kumar Shukla, Murli Manohar, Chintan Patel, Tarun Tailor, Arun Rathore. A Combined S- transform and Ensemble of DT based Protection scheme for six-phase transmission line. 2023 International Conference on Power Electronics and Energy (ICPEE). 2023. Publisher: IEEE.

24. A.A. Hajjar, M.M. Mansour, H.E.A. Tallat. Wavelets for six-phase transmission lines relaying: fault classification and phase selection. 11th IEEE Mediterranean Electrotechnical Conference (IEEE Cat. No.02CH37379). 2002. Publisher: IEEE.

25. A.A. Hajjar, M.M. Mansour, H.E.A. Talaat, S.O. Faried. Distance protection for six-phase transmission lines based on fault induced high frequency transients and wavelets. IEEE CCECE2002. Canadian Conference on Electrical and Computer Engineering. Conference Proceedings (Cat. No.02CH37373). 2002. Publisher: IEEE.

26. G. Chandra Sekhar. A complete logic-based backup protection scheme for three and six phase transmission system by using negative sequence currents. TENCON 2017 - 2017 IEEE Region 10 Conference. 2017. Publisher: IEEE.

27. V. Salehi, M. Jaefary, H. Lesani, E. Mostery. A comparative study of tripping and reclosing schemes for six-phase transmission line considering transient stability. 2009 IEEE International Conference on Industrial Technology. 2009. Publisher: IEEE.

28. Закарюкин В. П., Крюков А. В. Сложнонесимметричные режимы электрических систем. Иркутск: Изд-во Иркут. унта. 2005. 273 с.

29. Закарюкин В. П., Крюков А. В., Тхао Ван Лэ. Комплексное моделирование мультифазных, многоцепных и компактных линий электропередачи. Иркутск : ИрГУПС, 2020. 296 с.

30. Крюков А. В., Черепанов А. В., Крюков А. Е. Моделирование электромагнитных влияний линий электропередачи и тяговых сетей на протяженные металлические конструкции. Иркутск : ИрГУПС, 2022. 188 с.

31. Carson I.R. Wave propagation in overhead wires with ground return // Bell System Techn. J. 1926. V. 5. P. 539-554.