Uniwersalna metoda obliczania wartości prądów w przewodach odgromowych linii napowietrznych

Universal method of currents calculation in earth wires of overhead transmission lines
Artykuł przedstawia nowatorską metodę obliczania wartości prądów płynących w przewodach odgromowych linii elektroenergetycznych w czasie zwarć mogącą być stosowaną dla złożonych układów sieciowych.
Artykuł przedstawia nowatorską metodę obliczania wartości prądów płynących w przewodach odgromowych linii elektroenergetycznych w czasie zwarć mogącą być stosowaną dla złożonych układów sieciowych.
Rys. redakcja EI

Przewody odgromowe stanowią obok konstrukcji wsporczych (słupów) i przewodów fazowych ważną część linii elektroenergetycznej. Podstawowym celem ich instalowania jest zapewnienie ochrony dla przewodów fazowych przed bezpośrednimi wyładowaniami atmosferycznymi. Jednak ich wpływ na linię nie ogranicza się jedynie do zapewnienia ochrony odgromowej. Przewody odgromowe także biorą udział w przepływie prądów zwarciowych w czasie zwarć doziemnych oraz wpływają na system ochrony przeciwporażeniowej linii.

W artykule:

• Zagrożenia powodowane prądami zwarciowymi w przewodach odgromowych i uziomach słupów
• Uniwersalna metoda obliczania rozpływu prądów w przewodach odgromowych
• Przykłady obliczeń
• Weryfikacja metody

streszczenie

W artykule przedstawiono nowatorską metodę obliczania wartości prądów płynących w przewodach odgromowych linii elektroenergetycznych w czasie zwarć. Metoda może być stosowana dla złożonych układów sieciowych, składających się z kilku stacji oraz różnych typów linii. Analizowane mogą być linie jedno- i dwutorowe z jednym bądź dwoma przewodami odgromowymi. Metoda pozwala na dobór przewodów odgromowych pod względem wytrzymałości cieplnej z mniejszym ryzykiem niepewności niż powszechnie stosowane metody. Prezentowana metoda obliczeniowa pozwala również na ocenę ochrony przeciwporażeniowej linii, poprzez wyznaczenie wartości prądów płynących w uziomach słupów.



abstract

The paper presents a new method for calculating of currents in the earth wires during a phase to earth fault. The method can be used for analysis of power system that consists a several number of substations and transmission lines of different types. It can be used for analysis of single and double circuit overhead transmission lines with one or two earth wires. The method allows for earth wire thermal rating selection with lower level of uncertainty compared to the existing calculation methods. Additionally it allows for evaluation of shock hazards by calculating earthing currents and voltages for every tower of the line.

Wartości prądów płynących w przewodach odgromowych przy zwarciach mogą osiągać znaczne wartości. Powoduje to powstawanie szeregu zagrożeń, które nie występują w czasie normalnej pracy linii elektroenergetycznej.

  • Podstawowym zagrożeniem jest wzrost temperatury przewodu na skutek nagrzewania przez przepływający prąd zwarciowy. Zagrożenie to jest bardzo realne, ponieważ przekrój przewodów odgromowych jest znacznie mniejszy niż przewodów fazowych.
  • Drugim zagrożeniem związanym z przepływem części prądu zwarciowego przez przewody odgromowe jest zwiększenie ryzyka porażenia prądem elektrycznym.
    Zwarcie doziemne występujące na dowolnym słupie linii elektroenergetycznej powoduje na skutek przepływu części prądu zwarciowego przez uziom tego słupa wzrost napięcia dotykowego oraz napięcia krokowego w otoczeniu słupa stanowiącego bezpośrednie zagrożenie dla przebywających tam ludzi czy zwierząt. Ponadto, na skutek połączenia wszystkich słupów linii przewodami odgromowymi, część prądu zwarciowego płynie także przez uziomy pozostałych słupów linii i powoduje wzrost ich potencjału. Skutkuje to „rozsianiem” zagrożenia porażeniowego wzdłuż całej linii dotkniętej zwarciem.

Powyższe dwa czynniki powodują, że konieczne jest precyzyjne określenie wartości prądów płynących w przewodach odgromowych i uziomach słupów przy zwarciach doziemnych. Pozwala to na prawidłowe dobranie przewodów odgromowych pod kątem ich wytrzymałości cieplnej, a także daje możliwość weryfikacji systemu ochrony przeciwporażeniowej linii elektroenergetycznej, co przekłada się na bezpieczeństwo pracy linii elektroenergetycznej, a tym samym na bezpieczeństwo pracy całego systemu elektroenergetycznego.

Problem obliczania rozpływu prądów w przewodach odgromowych linii elektroenergetycznych nie jest nowy i pojawia się w publikacjach naukowych od ponad pięćdziesięciu lat.
Liczba prac, które powstały w tej dziedzinie jest znaczna, co świadczy o bardzo dużym praktycznym znaczeniu problemu i jednoczesnej chęci doskonalenia istniejących metod obliczeniowych.
Najważniejsze światowe trendy poszukiwania rozwiązaniu problemu zawarte są w pracach [1–9].

W Polsce rozpowszechniony jest program MeLinet [10] służący do doboru przewodów odgromowych linii napowietrznych. Obliczenia wykonywane przez ten program oparte są na uproszczonym modelu linii łączącej dwie stacje elektroenergetyczne.

Uproszczony model linii uwzględnia jeden zastępczy przewód fazowy, którym płynie suma prądów fazowych (3I0) oraz pojedynczy przewód odgromowy [10], [11]. Oba przewody są sprzężone magnetycznie, co odwzorowane jest przez uśrednione wartości impedancji wzajemnej.

Przewód odgromowy jest modelowany, jako n szeregowo połączonych przęseł, uziemionych na końcach przez rezystancję odzwierciedlającą uziemienia kolejnych słupów.

Podstawowym ograniczeniem stosowanego modelu jest brak możliwości uwzględnienia drugiego przewodu odgromowego oraz brak możliwości wykonywania analiz dla złożonych układów sieciowych.

Analiza stosowanych na świecie metod wskazuje, że brak jest obecnie metody uniwersalnej, pozwalającej na analizę dowolnych układów sieciowych, tj. zawierających wiele linii elektroenergetycznych – jedno- i wielotorowych, z jednym lub dwoma przewodami odgromowymi, łączącymi wiele stacji elektroenergetycznych.

Bibliografia

1. C. Desieno, P. Marchenko, G. Vassell, „General Equations for Fault Currents in Transmission Line Ground Wires”, IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, vol. PAS-89, no. 8, pp. 1891–1900, 1970.
2. R. Verma, D. Mukhedkar, „Ground Fault Current Distribution in Sub-Station, Tower and Ground Wire”, IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, vol. PAS-98, no. 3, pp. 724–730, 1979.
3. J. Endrenyi, „Analysis of Transmission Tower Potentials During Ground Faults”, IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, vol. PAS-86, no. 10, pp. 1274–1283, 1967.
4. L. Levey, „Computation of fault currents and voltages along a multigrounded neutral power line having multiple phase conductors”, IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 6, no. 4, pp. 1541–1548, 1991.
5. L. M. Popovic, „Practical method for evaluating ground fault current distribution in station, towers and ground wire”, IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 13, no. 1, pp. 123–128, 1998.
6. L. M. Popovic, „A practical method for evaluation of ground fault current distribution on double circuit parallel lines”, IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 15, no. 1, pp. 108–113, 2000.
7. F. Dawalibi, „Ground Fault Current Distribution Between Soil and Neutral Conductors”, IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, vol. PAS-99, no. 2, pp. 452–461, Mar. 1980.
8. Z. Qi, Z. Rao, „Single-phase to ground fault current distribution in transmission system based on the improved double-side elimination method”, IEEJ Transactions on Electrical and Electronic Engineering, vol. 11, no. 4, pp. 417–424, 2016.
9. P. L. Buccheri, S. Mangione, „Analysis of ground fault current distribution along nonuniform multi-section lines”, Electric Power Systems Research, vol. 78, no. 9, pp. 1610–1618, 2008.
10. Podręcznik użytkownika, MeLiNet 2.0, Gliwice, 2016.
11. W. Nowak, W. Szpyra, R. Tarko, M. Benesz, „Obliczenia prądów płynących w uziemieniach słupów w czasie zwarć jednofazowych w liniach wysokiego napięcia”, Przegląd Elektrotechniczny, vol. 1, no. 6, pp. 205–208, 2016.
12. J. R. Carson, „Wave Propagation in Overhead Wires with Ground Return”, Bell System Technical Journal, vol. 5, no. 4, pp. 539–554, 1926.
13. J. Klucznik, Obliczanie rozpływów prądów w przewodach odgromowych linii elektroenergetycznych. Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej, Gdańsk 2017.
14. G. Hachtel, R. Brayton, and F. Gustavson, „The Sparse Tableau Approach to Network Analysis and Design”, IEEE Transactions on Circuit Theory, vol. 18, no. 1, pp. 101–113, 1971.
15. J. Klucznik, „Earth wires currents calculation by tableau analysis”, Electric Power Systems Research, vol. 151, 2017.

Czytaj też: Linie kablowe czy linie napowietrzne - czynniki wpływające na wybór rodzaju linii wysokiego napięcia >>>

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!


[sieci elektroenergetyczne, przewody odgromowe, linie napowietrzne, zwarcia doziemne, przewód odgromowy, linia napowietrzna, prąd zwarciowy, ochrona przeciwporażeniowa, uziom słupa]

Ten artykuł jest PŁATNY. Aby go przeczytać, wykup dostęp.
DOSTĘP ABONAMENTOWY
DOSTĘP SMS
Dostęp za pomocą SMS czasowo zawieszony







Reklamacje usługi prosimy zgłaszać przez formularz reklamacyjny
Masz już abonament - zaloguj się:
:
:
zapomniałem hasła
Nie posiadasz konta - kliknij i załóż »
Nie masz abonamentu - wykup dostęp:
Abonament umożliwia zalogowanym użytkownikom dostęp do wszystkich płatnych treści na naszym portalu.
Dostępne opcje abonamentowe:
Pakiet: dwuletnia prenumerata papierowa (20 numerów) + dwuletni dostęp do wszystkich treści portalu (730 dni) - 185,00 zł
Prenumerata + on-line w promocyjnej cenie. ► ZAMÓW
Pakiet: roczna prenumerata papierowa (10 numerów) + roczny dostęp do wszystkich treści portalu (365 dni) - 105,00 zł
Prenumerata + on-line w promocyjnej cenie. ► ZAMÓW
Pakiet: półroczna prenumerata papierowa (5 numerów) + półroczny dostęp do wszystkich treści portalu (183 dni) - 75,00 zł
Prenumerata + on-line w promocyjnej cenie. ► ZAMÓW
Prenumerata elektroniczna (365 dni) - 79,00 zł
Roczny dostęp do wszystkich płatnych treści naszego portalu.
Prenumerata elektroniczna (30 dni) - 15,00 zł
30 dniowy dostęp do wszystkich płatnych treści naszego portalu.
Prenumerata edukacyjna - roczna elektro.info - 75,00 zł
dla studentów: prenumerata + dostęp do treści portalu
Roczny dostęp dla prenumeratorów w specjalnej cenie - 0,00 zł
Jeśli zakupiłeś roczną prenumeratę papierową, masz możliwość skorzystania z bezpłatnego dostępu do wszystkich treści elektronicznych. Po weryfikacji danych skontaktujemy się z Tobą). Dostęp na czas trwania prenumeraty papierowej!
Dwuletni dostęp dla prenumeratorów w specjalnej cenie! - 0,00 zł
Jeśli zakupiłeś dwuletnią prenumeratę papierową, masz możliwość skorzystania z bezpłatnego dostępu do wszystkich treści elektronicznych. Po weryfikacji danych skontaktujemy się z Tobą). Dostęp na czas trwania prenumeraty papierowej!
30 dniowy dla prenumeratorów w specjalnej cenie - 0,00 zł
Jeśli zakupiłeś roczną prenumeratę papierową, masz możliwość skorzystania z bezpłatnego dostępu do wszystkich treści elektronicznych. Po weryfikacji danych skontaktujemy się z Tobą). Dostęp na czas trwania prenumeraty papierowej!
Prenumerata elektroniczna (730 dni) - 138,00 zł
Dwuletni dostęp do wszystkich płatnych treści naszego portalu.
Regulamin korzystania z portalu elektro.info.pl - zobacz regulamin
Uwagi prosimy zgłaszać na adres:
Artykuł pochodzi z: miesięcznika elektro.info 5/2018

Wybrane dla Ciebie


Gdzie szukać pomocy przy doborze właściwego źródła zasilania »

Dobór źródła zasilania

Optymalne rozwiązania na każdym etapie, zarówno dystrybucji, jak i tworzenia dedykowanych pakietów zasilania. Wszystko po to, aby zapewnić jak najwyższą jakość ... czytam dalej »

 


Jak zmniejszyć swój rachunek za prąd »

koszt prądu

Oszczędzanie na rachunkach za prąd w domu lub firmie jest możliwe. Wystarczy dokładnie sprawdzić (...) zobacz ile możesz oszczędzić »

 


Jednoobwodowy licznik energii - jaki wybrać?»

Zobacz co nowego poznamy na targach Energetab 2019 »

Licznik energii jaki wybrać Energetab 2019 logo
Zasilacze awaryjne trzeciej generacji z bardzo wysoką sprawnością 96% w trybie On-Line oraz ze znakomitym współczynnikiem mocy 1(...) czytam więcej » ENERGETAB – największe w Polsce targi nowoczesnych urządzeń, aparatury i technologii dla przemysłu energetycznego, to miejsce jednych z najważniejszych spotkań czołowych przedstawicieli branży elektrotechnicznej w Polsce.(...) czytam dalej »

 


Łączniki i gniazda instalacyjne - jakie wybrać?

Kamery termowizyjne Perfekcyjne dopełnienie nowoczesnego wnętrza.
Prosta, ponadczasowa forma, jakość wykonania, niezawodny system, to tylko niektóre (...)
czytam dalej »


Automatyka przemysłowa i sterowanie - na jakie produkty zwrócić uwagę »

Przewodnik po złączach - znajdż idealne rozwiązanie dla siebie »

automatyka przemysłowa Przewodnik po złączach
Jak sztuczna inteligencja wspomoże pracę elektrowni i fabryk? Aż 63 proc. respondentów twierdzi, że sztuczna inteligencja pomoże zwalczyć (...) czytam więcej » Poznaj pierwszy w branży przewodnik elektroniczny po złączach. Internetowe narzędzie referencyjne ułatwiające dobór złączy. (...) chcę zobaczyć »

 


Oznaczniki mobilne na przewody i osprzęt - które wybrać »

Kamery termowizyjne Technika laminowania taśm, zapewnia trwałe nadruki poprzez całkowitą ochronę tekstu przed czynnikami niszczącymi, takimi jak: zdrapywanie, ścieranie, zmywanie, promieniowanie UV a nawet substancj (...) czytam dalej »

 


Dobór ograniczników przepięć typu 1 »

Bezpanelowe pozyskiwanie energii słonecznej - jak to zrobić?

ograniczniki bezpanelowa energia słoneczna
Kombinowane ograniczniki przepięć jako urządzenia do ograniczania przepięć mają za zadanie zmniejszenie do bezpiecznych poziomów napięcia w instalacji elektrycznej oraz na wejściu zasilanych urządzeń: podczas operacji łączeniowych ń (...) czytam więcej » Innowacje i technologia przeszły długą drogę. Rzeczywiście wkroczyliśmy w nową generację nowoczesnych udogodnień, które nie tylko sprawiają, że nasz styl życia jest bardziej luksusowy i komfortowy, ale... czytam dalej »

Szybki i łatwy sposób na budowę Twojego indywidualnego systemu wizyjnego»

zasilanie gwarantowane Badania przeprowadzone przez Computer Business Review wykazały, że od 2013 roku mamy do czynienia z dynamicznym wzrostem przenoszenia przez przedsiębiorców zasobów danych do tzw. chmury obliczeniowej (cloud computing). W związku z tym stale wzrastają wydatki przeznaczan ... czytam dalej »


Bramka IoT chmury do integracji nowych i istniejących systemów bez konieczności programowania.»

Zobacz jak robot testuje bankomaty?

bramka iot Robot testuje bankomaty
Dzięki prostemu połączeniu z procesem za pomocą protokołów, np. Modbus/TCP, dane czujników i dane procesowe są zbierane, przetwarzane i monitorowane ... czytam więcej » Około 30 sekund zajmuje średnio wypłacenie pieniędzy z wielofunkcyjnego bankomatu ATM. Urządzenia, które są dostępne „za rogiem” w większości miast, zmieniły nasze podejście ... czytam dalej »

Jaką zastosować ochronę urządzeń elektrycznych i elektronicznych przed przepięciami »

ochrona przed przepięciami Każdy ogranicznik przepięć ma pewną określoną zdolność do przenoszenia przez siebie pewnej energii udaru. Jeśli po zadziałaniu ... czytam dalej »


Złącza silnoprądowe - czy silikon sobie poradzi?

Złącza silnopradowe Czy możemy zastosować elastyczne przewody silikonowe i czy są one odporne na uszkodzenie i wysokie temperatury? Przykładowo dla przekroju kabla 240 mm2 ... chcę obejrzeć »


Może Cię to zainteresuje ▼

Wyświetlacz cyfrowy - jaki wybrać?

Przewdonik "Eliminuj błędy
i usprawnij instalacje przewodów" »

wyświetlacze cyfrowe kable i przewody - przewodnik
Współpracujący z dowolnym nadajnikiem sygnału w standardzie 4-20 mA. Urządzenia nie wymagające dodatkowego zasilania. Do obszaru zastosowań ... czytam więcej » Poznaj najskuteczniejsze sposoby oznaczania kabli i komponentów wykorzystywanych w branżach elektrycznych i telekomunikacyjnych... czytam dalej »


Transformatory oraz dławiki dostosowane do indywidualnych wymagań »

transformatory ei Mają zastosowanie w sieciach przesyłowych i rozdzielczych. Stosowane są do zasilania układów trakcyjnych w pojazdach szynowych, w instalacjach wykorzystujących napędy (...) czytam dalej »


1-fazowe liczniki energii elektrycznej - widziałeś to?!

Switch zarządzalny – czy warto? Jaki wybrać?

Liczniki energii jakie wybrać Switche niezarządzalne
Wymagania stawiane licznikom energii elektrycznej zawarte są w normach oraz przepisach (...) czytam dalej » Switch zarządzalny daje możliwość nie tylko stworzenia siecilokalnej, ale daje wiele innicf możliwości. Między innymi pozwala także dostosować porty, a więc i parametry sieci do... czytam dalej »

Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »
9/2019

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 9/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Metody badania funkcji zabezpieczeń nadprądowych przekaźników elektroenergetycznych
  • - Fotowoltaika szansą rozwoju dla komunikacji miejskiej
Zobacz szczegóły

SEP świętuje 100 lat!

Jak co roku targom ENERGETAB towarzyszą konferencje organizowane przez izby i stowarzyszenia patronujące. Z okazji obchodzonego w tym roku 100-lecia Stowarzyszenia Elektryków Polskich...

Przekaźnik instalacyjny o wysokiej odporności na prąd udarowy

RPI-1ZI-U24A firmy Relpol, to nowy przekaźnik instalacyjny, który wytrzymuje prąd załączania 120 A w czasie 20 ms. Przekaźnik ten przeznaczony jest do załączania obwodów o wysokim...
.steute Polska .steute Polska
steute jest międzynarodowym przedsiębiorstwem specjalizującym się w projektowaniu oraz produkcji bezpiecznej, niezawodnej aparatury...

Ciekawe strony

Elektryk na Fixly.pl

EPS System - agregaty prądotwórcze

Producent oświetlenia

Ciekawa Architektura

Instalacje

Literatura fachowa

Rekuperacja

Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa, w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl