Ключові слова
резонансні перенапруги
приріст ємності
резонансний контур
резонансна частота
Як цитувати
Анотація
У статті представлено математичну модель коронного розряду, спрямовану на кількісну оцінку його впливу на резонансні перенапруги в повітряних лініях електропередавання надвисокої напруги під час паузи однофазного автоматичного повторного вмикання. Запропоновано математичну модель, в якій корона описується через нелінійну ємність Ccor(V) та нелінійну провідність Gcor(V), що враховують амплітудно-частотні властивості коронних процесів, а також вплив атмосферних умов (щільність повітря, вологість, дощ, туман) та стан поверхні проводу. На основі моделі визначено зміну хвильових параметрів лінії — еквівалентної ємності, шунтувальної провідності, власної частоти та добротності в умовах коронування. Показано, що коронний розряд відіграє роль нелінійного демпфуючого елемента, знижуючи значення резонансних перенапруг з 1,6–1,8 до 1,3–1,4 Un, але не усуває самих умов виникнення резонансу. Встановлено фізичні причини зсуву власної частоти коливального контуру «лінія – автотрансформатор – шунтувальний реактор» та визначено діапазони напруг та погодних умов, за яких корона суттєво змінює динаміку перехідних процесів. Результати моделювання демонструють необхідність обов’язкового врахування корони при аналізі електромагнітних перехідних процесів в паузі однофазного автоматичного повторного вмикання 330–750 кВ. Встановлено, що корона утворює додатковий дисипативний канал розсіювання енергії, який знижує добротність резонансного контуру та суттєво впливає на протікання перехідних процесів. Корона виконує подвійну роль: гасіння коливання та зниження рівня перенапруг, але водночас спричиняє небажані втрати активної потужності. Запропонована модель може бути інтегрована в середовище MATLAB/Simscape для детального аналізу процесів під час паузи однофазного автоматичного повторного вмикання.
Посилання
C. Peng, L. Xie, X. Pei, X. Dong, and P. Xie, “Corona discharge characteristics and size optimization of large fittings for ultra-high voltage transmission lines up to 4800 m,” IEEE Open Journal of Industry Applications, vol. 6, pp. 799–808, 2025, doi: https://doi.org/10.1109/ojia.2025.3627507
M. Borghei and M. Ghassemi, “Separation and classification of corona discharges under low pressures based on deep learning method,” IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, vol. 29, no. 1, pp. 319–326, Feb. 2022, doi: https://doi.org/10.1109/tdei.2022.3146608
Y.-P. Liu, L. Zhu, F.-c. Lu, and Z.-j. Huang, “Corona onset characteristics of the 750-kV bundle conductor in sand and dust weather in high-altitude area,” IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 29, no. 2, pp. 615–623, Apr. 2014, doi: https://doi.org/10.1109/tpwrd.2013.2271281
Y. Liu, S. You, Q. Wan, F. Lu, W. Chen, and Y. Chen, “UHV AC corona loss measurement and analysis under rain,” in 2009 IEEE 9th International Conference on the Properties and Applications of Dielectric Materials (ICPADM), Harbin, China, Jul. 19–23, 2009. IEEE, 2009, pp. 130–133, doi: https://doi.org/10.1109/icpadm.2009.5252490
H. Qu, M. Shao, H. Liu, X. Xu, and X. Wu, “Calculation of electro-thermal coupling power flow considering corona loss of overhead line,” in 2023 9th International Conference on Electrical Engineering, Control and Robotics (EECR), Wuhan, China, Feb. 24–26, 2023. IEEE, 2023, pp. 104–109, doi: https://doi.org/10.1109/eecr56827.2023.10150113
Z. Zhou and W. Wang, “Exploration of ultra-high-voltage alternating current power transmission technology standardization for global energy interconnection,” in 2021 6th Asia Conference on Power and Electrical Engineering (ACPEE), Chongqing, China, Apr. 8–11, 2021. IEEE, 2021, pp. 1087–1091, doi: https://doi.org/10.1109/acpee51499.2021.9437070
S. Wang, F. Lv, and Y. Liu, “Estimation of discharge magnitude of composite insulator surface corona discharge based on ultraviolet imaging method,” IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, vol. 21, no. 4, pp. 1697–1704, Aug. 2014, doi: https://doi.org/10.1109/tdei.2014.004358
Z. Feng et al., “Research on corona characteristics and type selection of fittings in extra high voltage alternating current substation,” Energy Reports, vol. 8, pp. 176–186, Nov. 2022, doi: https://doi.org/10.1016/j.egyr.2022.10.290
M. De La Hoz, P. J. Pieterse, A. Etxegarai, D. Gonzalez, Á. J. Mazon, and D. Uhrlandt, “Comparison of corona effect prediction criteria on sphere‐plane configuration,” High Voltage, vol. 9, no. 4, pp. 957–969, Jul. 2024, doi: https://doi.org/10.1049/hve2.12476
Z.-X. Li, J.-B. Fan, Y. Yin, and G. Chen, “Numerical calculation of the negative onset corona voltage of high-voltage direct current bare overhead transmission conductors,” IET Generation, Transmission & Distribution, vol. 4, no. 9, pp. 1009–1015, 2010, doi: https://doi.org/10.1049/iet-gtd.2009.0730
Z. Li, L. Li, X. Jiang, J. Hu, Z. Zhang, and W. Zhang, “Effects of different factors on electrical equipment UV corona discharge detection,” Energies, vol. 9, no. 5, May 2016, Art. no. 369, doi: https://doi.org/10.3390/en9050369
H. A. Al_Issa et al., “Assessment of the effect of corona discharge on synchronous generator self-excitation,” Energies, vol. 15, no. 6, Mar. 2022, Art. no. 2024, doi: https://doi.org/10.3390/en15062024
P. S. Maruvada, Corona Performance of High Voltage Transmission Lines (Electronic & Electrical Engineering Research Studies. High-Voltage Power Transmission Series, 3.). Taylor Francis Group, 2000.
I. Sudic et al., “Short-term transmission system losses forecast based on supervised machine learning,” in 2020 International Conference on Smart Systems and Technologies (SST), Osijek, Croatia, Oct. 14–16, 2020. IEEE, 2020, pp. 199–204, doi: https://doi.org/10.1109/sst49455.2020.9264037
Q.-F. Wan, Y. Chen, L.-L. Gu, B.-Q. Wan, and F. Huo, “Research on section and split way of conductors for UHVAC transmission project,” Gaodianya Jishu/High Voltage Engineering, vol. 34, no. 3, pp. 432–437, 2008.
S. Huang, Y. Liu, S. Chen, G. Zhou, and W. Zhuang, “Corona onset characteristics of bundle conductors in UHV AC power lines at 2200 m altitude,” Energies, vol. 11, no. 5, Apr. 2018, Art. no. 1047, doi: https://doi.org/10.3390/en11051047
V. V. Kuchanskyy, I. O. Zaitsev, and O. M. Kovalenko, “Analysis of experimental estimates power coronа losses on overhead intersystem power transmission lines,” Visnyk of Vinnytsia Politechnical Institute, vol. 175, no. 4, pp. 22–29, 2024, doi: https://doi.org/10.31649/1997-9266-2024-175-4-22-29 (in Ukrainian)
S. I. Sulakov, “The cross-border trade impact on the transmission losses,” in 2017 15th International Conference on Electrical Machines, Drives and Power Systems (ELMA), Sofia, Bulgaria, Jun. 1–3, 2017. IEEE, 2017, pp. 115–118, doi: https://doi.org/10.1109/elma.2017.7955413
A. M. Zobaa, H. H. Abdelnabi, R. M. Reda, and A. G. Mahmoud, “Quantifying and mitigating electrical and environmental impacts of corona discharge,” Scientific Reports, vol. 15, Nov. 2025, Art. no. 41165, doi: https://doi.org/10.1038/s41598-025-26521-z
V. G. Kuznetsov, Y. I. Tugay, and V. V. Kuchanskyy, “Influence of corona discharge on the internal ovevoltages in highway electrical networks,” Tekhnichna Elektrodynamika, vol. 2017, no. 6, pp. 55–60, Oct. 2017, doi: https://doi.org/10.15407/techned2017.06.055 (in Ukrainian)
Yu. I. Tugay, Yu. G. Lykhovyd, and V. V. Kuchanskyi, Perenapruhy v nesymetrychnykh rezhymakh mahistralnykh elektrychnykh merezh [Overvoltages in asymmetric modes of main electric networks]. Odesa: Publ. House “Helvetica”, 2025. (in Ukrainian)
V. G. Kuznetsov, Yu. I. Tugay, and V. V. Kuchanskyi, Anormalni perenapruhy v mahistralnykh elektrychnykh merezhakh z dzherelamy spotvoren [Abnormal overvoltages in main electric networks with sources of distortion]. Odesa: Publ. House “Helvetica”, 2025. (in Ukrainian)
V. Kuchanskyi, A. Nesterko, O. Rubanenko, and I. Hunko, Modes of Electrical Systems and Grids With Renewable Energy Sources. LAMBERT Acad. Publ., 2019.
V. V. Kuchanskyi, “Criteria of resonance overvoltages occurrence in abnormal conditions of extra high voltage transmission lines,” Visnyk of Vinnytsia Polytechnical Institute, no. 4, pp. 51–54, 2016. (in Ukrainian)
V. G. Kuznetsov, Yu. I. Tugay, and V. V. Kuchanskyi, “Application of artificial neuron network for determination of abnormal overvoltages characteristics on the second order,” The Proceedings of the Institute of Electrodynamics of the National Academy of Sciences of Ukraine, no. 31, pp. 5–11, 2012.
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Авторське право (c) 2025 Володимир Григорович Кузнецов, Юрій Іванович Тугай, Владислав Володимирович Кучанський