Determination of self- impedances and mutual impedances in multi-wire systems containing underground wires

Authors

  • Vasilii P. Zakaryukin “Smart grid” OOO
  • Andrei V. Kryukov Irkutsk State Transport University, Irkutsk National Research Technical University

Keywords:

multi-wire systems, underground wires, self-impedances and mutual impedances

Abstract

Modeling the modes of electrical networks, which include multi-wire elements with overhead and underground wires, has a number of specific features: the location of some of the wires in underground cavities, resulting in the absence of capacitive coupling with above- ground conducting wires; increased values of self-capacitive parameters of underground wires; the possible presence of active conductivity “wire – ground”, leading to the need for mandatory consideration of parameter distribution. The article proposes a method for determining self- impedances and mutual impedances of wires in a multi-wire system containing underground wires. When developing models of multi-wire elements with underground wires, the following positions were used: wires are parallel to the surface of a flat homogeneous earth with a given specific conductivity; intersections of wires in one element are not allowed; when using chain concepts of self-impedances and mutual resistances, it is assumed that they are determined through the longitudinal electromotive force induced in the wire-ground circuit; underground wires are located inside one or more cylindrical cavities in the ground; capacitive coupling exists only between wires located in the same cavity; mutual inductive coupling takes place between all wires of the element. When considering the capacitive couplings of a group of underground wires, the method of conformal mappings was used, which gives an acceptable accuracy of modeling while respecting the relationship between the radii of the wires and their distances to the boundaries of the cavity in the ground. The verification of the correctness of the developed algorithm was carried out by comparing the linear capacitance of a cylindrical capacitor with the formulas, as well as the capacitance of a single wire located above the ground at a high altitude. Verification of the accuracy of determining the mutual resistance for non-parallel wires is performed by comparing the results of the following calculations: by approximate formulas; for an almost parallel convergence and a parallel convergence. The obtained results showed an acceptable accuracy in determining self-impedances and mutual resistances in multi-wire systems containing underground wires.

References

Михайлов М.И., Разумов Л.Д. Защита кабельных линий связи от влияния внешних электромагнитных полей. М. : Связь, 1967. 343 с.

Вэнс Э.Ф. Влияние электромагнитных полей на экранированные кабели. М. : Радио и связь, 1982. 120 с.

Костенко В.М. Взаимные сопротивления между воздушными линиями с учетом поверхностного эффекта в земле // Электричество. № 10. 1955. С. 29–34.

Наведенные продольные напряжения в параллельных воздушных линиях электропередачи / М.Ш. Мисриханов, С.Г. Мурзин, В.Н. Седунов и др. // Изв. Самар. науч. центра РАН. 2012. № 5(3), Т. 14. С. 808–814.

Carson J. R. Wave propagation in overhead wires with ground return. Bell Syst. Tech. J. 1926. № 5. P. 539–554.

Гринберг Г.А., Бонштедт Б.Э. Основы точной теории волнового поля линий электропередачи // ЖТФ. 1954. Т. 24. Вып. 1. С. 67–95.

Волновые процессы и перенапряжения в подземных линиях / М.В. Костенко, Н.И. Гумерова, А.Н. Данилин и др. СПб. : Энергоатомиздат, 1991. 232 с.

Слышалов В.К., Кандалов Ю.В. Электромагнитное поле и параметры подземных трубопроводов с антикоррози-онным покрытием // Вестник ИГЭУ. 2011. Вып. 5. С. 1–7.

Костенко М.В., Перельман Л.С., Шкарин Ю.П. Волновые процессы и электрические помехи в многопроводных линиях высокого напряжения. М. : Энергия, 1973. 272 с.

Правила защиты устройств проводной связи и проводного вещания от влияния тяговой сети электрифицированных железных дорог переменного тока. М. : Транспорт, 1989. 134 с.

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

Закарюкин В.П., Крюков А.В. Определение наведенных напряжений при непараллельном сближении линий электропередачи // Электрические станции. № 5. 2015. С. 47–52.

Лаврентьев М.А., Шабат Б.В. Методы теории функций комплексного переменного. М. : Наука, 1973. 736 с.

Методы расчетов электростатических полей / Н.Н. Миролюбов, М.В. Костенко, М.Л. Левинштейн и др. М. : Высш. шк., 1963. 415 с.

Бинс К., Лауренсон П. Анализ и расчет электрических и магнитных полей. М. : Энергия, 1970, 375 с.

Нейман Л.Р., Демирчан К.С. Теоретические основы электротехники. Т. 2. М. : Высш. шк., 1981. 408 с.

Мельников Н.А., Рокотян С.С., Шеренцис А.Н. Проектирование электрической части воздушных линий электро-передачи 330-500 кВ. М. : Энергия, 1974. 472 с.

Закарюкин В.П., Крюков А.В. Уточненная методика определения взаимных электромагнитных влияний смежных линий электропередачи // Изв. вузов. Энергетика. № 3-4. 2015. С. 29–35.

Градштейн И.С., Рыжик И.М. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений. М. : Физматгиз, 1963, 1100 с.

Published

2021-04-29

How to Cite

Закарюкин, В. П., & Крюков, А. В. (2021). Determination of self- impedances and mutual impedances in multi-wire systems containing underground wires. Modern Technologies. System Analysis. Modeling, (1(69), 184-191. Retrieved from https://ojs.irgups.ru/index.php/stsam/article/view/123

Most read articles by the same author(s)