Влияние климатических факторов на изменение параметров линии электропередачи



При изменении климатических условий могут меняться параметры линии электропередачи. В зависимости от состава (чернозем, песок, глина и т. п.), размеров и плотности прилегания друг к другу частиц, влажности и температуры, наличия растворимых химических веществ (кислот, щелочей, продуктов гниения и т. д.) удельное сопротивление грунтов изменяется в очень широких пределах.

Наиболее важными факторами, влияющими на величину удельного сопротивления грунта, являются влажность и температура. На рис. 1 и 2 в качестве примера приведены кривые изменения удельного сопротивления суглинка (а) и красной глины (б) в зависимости от влажности и температуры.

Рис. 1. Кривая изменения удельного сопротивления суглинка (а) и красной глины (б) в зависимости от ее температуры

Рис. 2. Кривая изменения удельного сопротивления суглинка (а) и красной глины (б) в зависимости oт ее влажности

В течение года в связи с изменением атмосферных и климатических условий содержание влаги в грунте и его температура изменяются, а, следовательно, изменяется и удельное сопротивление. Наиболее резкие колебания удельного сопротивления наблюдаются в верхних слоях земли, которые зимой промерзают, а летом высыхают. Из данных измерений следует, что при понижении температуры воздуха от 0 до -10 °С удельное сопротивление грунта на глубине 0,3 м увеличивается в 10 раз, а на глубине 0,5 м — в 3 раза [1,3].

Используя данные зависимости, произведем расчеты, как изменяется активное сопротивление при изменении температуры окружающей среды и как изменяется индуктивность при изменении удельного сопротивления грунта.

Зависимость активного сопротивления от температуры провода определяется:

где R₀₂₀ — табличное значение удельного сопротивления при температуре провода 20^○С; t_пр — температура провода, ^○С; α — температурный коэффициент электрического сопротивления, Ом/град.

Температура проводов воздушной линии электропередачи зависит от условий охлаждения в окружающей среде (температуры воздуха) и протекающего по ним тока. При предельных по условиям нагрева токовых нагрузок температура провода может достигать +70^○С, а при низкой температуре окружающей среды и малых нагрузках до — 50^○С, следовательно, удельное активное сопротивление может увеличиться на 20 % и уменьшиться на 30 %.

Определимотклонениеактивногосопротивлениячерез отклонение температуры окружающей среды.

Результаты вычислений представлены на графике (рис. 3).

Рис. 3. График зависимости абсолютной погрешности активного сопротивления от температуры

Абсолютная погрешность активного сопротивления:

Рассчитаем относительные погрешности активного сопротивления по формуле:

Индуктивное сопротивление определяется по формуле:

Ом/км

Где f – частота, Гц; γ – удельное сопротивление грунта; X_L – сопротивление индуктивности.

Индуктивность определяем:

Определим отклонение индуктивности через отклонение удельного сопротивления при изменении температуры и влажности грунта:

Результаты вычислений приведены на графиках (рис. 3.5).

,

,

где W — влажность грунта

Рассчитаем относительные погрешности индуктивности по формуле:

,

Диэлектрическая проницаемость слабо зависитот влажности, что показано на рис. 4.

Рис. 4. Зависимость диэлектрической проницаемости от влажности

Значительно изменяется диэлектрическая проницаемость при выпадении осадков в виде сухого или мокрого снега (рис. 3.12) [2].

Рис. 5. Зависимость диэлектрической проницаемости от сухого снега и мокрого снега при W = 0.1p_c

Используя данные зависимости изменения параметров линии необходимо проводить коррекцию, которая в свою очередь скорректирует фазовую скорость и, следовательно, расстояние до места повреждения, что уменьшит погрешность определения места повреждения линии электропередачи при использовании такого устройства, как рефлектометр.

Литература:

1. Шилин, А. А. Интеллектуальный рефлектометр для мониторинга воздушных линий электропередачи [Электронный ресурс] / А. А. Шилин, Над.С. Кузнецова, Д. Н. Авдеюк // Пром-Инжиниринг (The 4th International Conference on Industrial Engineering 2018): тр. IV междунар. науч.-техн. конф. (г. Москва — г. Челябинск — г. Новочеркасск, 15–18 мая 2018 г.) / отв. ред.: А. А. Радионов; ФГАОУ ВО «Южно-Уральский гос. ун-т» (национальный исследовательский ун-т). — Челябинск, 2018. — C. 352–355. — Режим доступа: http://icie-rus.org/issues/ICIE-2018RU.pdf.
2. Кузнецова, Н. С. Рефлектометр с автоматической коррекцией методической погрешности для определения места повреждения линии электропередачи. [Текст]: дис.....канд. тех. наук: 05.11.16: защищена 01.12.17: /Кузнецова Надежда Сергеевна. — Волгоград, 2017. — 111 с.
3. Шилин, А. Н. Intelligent Device for Measuring Distance to Point of Damage to Power Lines [Электронный ресурс] / А. Н. Шилин, Над.С. Кузнецова, Д. Н. Авдеюк // 2019 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM) (Sochi, Russia, 25–29 March, 2019) / South Ural State University (national research university), IEEE Industry Applications Society, IEEE Power Electronics Society [et al.]. — [Publisher: IEEE], 2019. — P. 1–5. — DOI: 10.1109/ICIEAM.2019.8743077.