Дослідження питань енергоефективності системи передачі електричної енергії
PDF

Ключові слова

електрична мережа
енергоефективність
кабельна лінія
повітряна лінія
показники якості електричної енергії
система передачі електричної енергії
комплексний аналіз
техніко-економічні характеристики

Як цитувати

Черкашина, В. В., Г. М. Омеляненко, С. Г. Пономаренко, і А. О. Макаров. «Дослідження питань енергоефективності системи передачі електричної енергії». Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Енергетика: надійність та енергоефективність, вип. 1(12), Травень 2026, с. 151-8, doi:10.20998/EREE.2026.1(12).353911.

Анотація

В статті представлено комплексний аналіз техніко-економічних характеристик кабельної і повітряної ліній електропередавання, що дозволяє прийняти обґрунтоване рішення в частині вибору об’єкту для покращення енергоефективності системи передачі електричної енергії. Обґрунтовано клас напруги систем передачі електричної енергії і встановлено, що дана система функціонує з номінальною напругою 110 кВ. Відповідно до класу напруги системи передачі електричної енергії вибрано струмопровідну частину для повітряної і кабельної ліній електропередавання і виконано перевірку перерізів проводів і жил кабелю по допустимому струмовому навантаженню. За результатами вибору та перевірки виявлено, що повітряну і кабельну лінії виконано однаковим перерізом струмопровідної частини – 240 мм2. Визначено параметри схеми заміщення повітряної і кабельної ліній електропередавання. Проаналізовано процес передачі електричної енергії повітряною і кабельною лініями та встановлено, що відхилення напруги знаходиться в межах ±5 %, що підтверджує відповідність показникам якості і рівноцінність аналізуємих варіантів. Враховуючи це, проведено економічний аналіз для обґрунтування оптимального варіанту лінії шляхом розрахунку витратної частини інтегрального ефекту сумарних дисконтованих витрат і виявлено, що кабельна лінія на 79 % дорожче за повітряну лінію. Тому проведено SWOT-аналіз для обґрунтування вибору доцільної лінії електропередавання за результатами якого проєкт з кабельною лінією виявився більш привабливим за проєкт з повітряною лінією. Таким чином, спираючись на представлені результати дослідження слідує, що для покращення енергоефективності системи передачі електричної енергії 110 кВ протяжністю 20 км має сенс використовувати кабельну лінію електропередавання.

https://doi.org/10.20998/EREE.2026.1(12).353911
PDF

Посилання

Ukraine, Verkhovna Rada of Ukraine. (2014, Oct. 20). Law of Ukraine no. 1706-VII, Pro zabezpechennia prav i svobod vnutrishno peremishchenykh osib [On Ensuring the Rights and Freedoms of Internally Displaced Persons]. [Online]. Available: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/1706-18#Text (in Ukrainian)

Ukraine, Verkhovna Rada of Ukraine. (2006, Dec. 22). Law of Ukraine no. 525-V, Pro kompleksnu rekonstruktsiiu kvartaliv (mikroraioniv) zastariloho zhytlovoho fondu [On the comprehensive renovation of neighborhoods (microdistricts) with aging housing stock]. [Online]. Available: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/525-16#Text (in Ukrainian)

“Freileitung und Erdkabel sind „Stand der Technik“.” Hochspannungsblog. [Online]. Available: https://www.hochspannungsblog.at/wissenswertes/netzaufbau/vergleich-freileitung-erdkabel (in German)

E. Newton, “Overhead vs. underground power: Why do we use both locations?,” Energy & Grid Management, Feb. 8, 2022. [Online]. Available: https://www.energycentral.com/energy-management/post/overhead-vs-underground-power-why-do-we-use-both-locations-eh64fqBV7Og1Daf

S. A. Fenrick and L. Getachew, “Cost and reliability comparisons of underground and overhead power lines,” Utilities Policy, vol. 20, no. 1, pp. 31–37, Mar. 2012, doi: https://doi.org/10.1016/j.jup.2011.10.002

M. MacDonald, “A comparison of electricity transmission technologies: Costs and characteristics,” London, UK, Apr. 2025. [Online]. Available: https://www.theiet.org/media/axwkktkb/100110238_001-rev-j-electricity-transmission-costs-and-characteristics_final-full.pdf

“Underground electrical lines: Understanding power lines and their benefits.” JOCA. [Online]. Available: https://joca-cable.com/uk/blog/underground-electrical-lines/

CIGRE Joint Working Group 21/22.01, “Comparison of high voltage overhead lines and underground cables - Report and Guidelines,” CIGRE, 1996.

A. Dixit and X. Zhong, “Appendix A: Literature review report on technical and economic aspects of HV overhead and underground cable transmission lines,” in Comparing High Voltage Overhead and Underground Transmission Infrastructure (Up to 500 kV). Brisbane & Perth: Univ. Queensland & Curtin Univ., 2023. [Online]. Available: https://s37430.pcdn.co/ciet/wp-content/uploads/sites/16/2023/11/03_Technical_Appendix_A-1.pdf

O. Grechko and O. Kulyk, “Current state and future prospects of using SF6 gas as an insulation in the electric power industry,” in 2024 IEEE 5th KhPI Week on Advanced Technology (KhPIWeek), Kharkiv, Ukraine, Oct. 7–11, 2024. IEEE, 2024, doi: https://doi.org/10.1109/khpiweek61434.2024.10877987

S. Y. Shevchenko, D. O. Danylchenko, R. O. Hanus, S. I. Dryvetskyi, S. K. Berezka, and O. M. Grechko, “Features of designing high-voltage overhead power lines in an underground collector,” Electrical Engineering & Electromechanics, no. 5, pp. 80–88, Sep. 2025, doi: https://doi.org/10.20998/2074-272x.2025.5.11

Normy tekhnolohichnoho proektuvannia enerhetychnykh system i elektrychnykh merezh 35 kV i vyshche [Standards for the engineering design of power systems and electrical networks of 35 kV and above], SOU-N EE 00100227- 101:2014. Kyiv, 2014. (in Ukrainian)

I. V. Barbashov, H. V. Omelianenko, and V. V. Cherkashyna, Elektrychni systemy ta merezhi. Parametry i skhemy zamishchennia elementiv elektrychnykh system u prykladakh i zavdanniakh [Electrical systems and networks: Parameters and equivalent circuits of electrical system components in examples and exercises]. Kharkiv: NTU «KhPI», 2023. (in Ukrainian)

Pravyla ulashtuvannia elektroustanovok [Rules for the installation of electrical systems]. Kharkiv: Fort, 2017. (in Ukrainian)

Proektuvannia kabelnykh linii napruhoiu do 330 kV. Nastanova [Design of cable lines with voltages up to 330 kV. Guidelines], SOU-N MEV 37471933- 49:2011. Kyiv, 2017. (in Ukrainian)

V. V. Cherkashyna, H. V. Omelianenko, and S. H. Ponomarenko, Elektrychni systemy ta merezhi. Proiektuvannia elektrychnykh merezh 110 kV [Electrical systems and networks. Design of 110 kV electrical networks]. Kharkiv: NTU «KhPI», 2025. (in Ukrainian)

Voltage Characteristics of Electricity Supplied by Public Electricity Networks, EN 50160:2022, CENELEC, 2022.

H. V. Omelianenko and A. O. Makarov, “Normuvannia pokaznykiv yakosti elektrychnoi enerhii [Standardization of power quality indicators],” in Information Technologies: Science, Engineering, Technology, Education, Health, Kharkiv, Ukraine, May 14–17, 2025. Kharkiv: National Technical University “Kharkiv Polytechnic Institute”, 2025, p. 151. (in Ukrainian)

Vyznachennia ekonomichnoi efektyvnosti kapitalnykh vkladen v enerhetyku. Metodyka. Enerhosystemy i elektrychni merezhi [Determining the economic efficiency of capital investments in the energy sector. Methodology. Power SYSTEMS AND ELECTRICAL NETWORKS], HKD 340.000.002-97, Kyiv, 1997. (in Ukrainian).

Metodychni rekomendatsii z prohnozuvannia osnovnykh makroekonomichnykh pokaznykiv na korotkostrokovyi period [Guidelines for forecasting key macroeconomic indicators in the short term], Ministry of Economy of Ukraine, Kyiv, 2010. (in Ukrainian).

ACER - European Union Agency for the Cooperation of Energy Regulators. “Unit investment costs indicators for energy infrastructure categories.” ACER - European Union Agency for the Cooperation of Energy Regulators. [Online]. Available: https://www.acer.europa.eu/sites/default/files/documents/Publications/ACER_UIC_indicators_table.pdf

J. Clarke, “Overhead Lines – Forecast Cost Report: Comparative Cost Estimate,” Turner & Townsend Infrastructure Ltd., May 2025. [Online]. Available: https://greengencymru.com/wp-content/uploads/Forecast-Costs-and-Comparison-of-Underground-Cables-and-Overhead-line.pdf

“Official exchange rates.” National Bank of Ukraine. [Online]. Available: https://bank.gov.ua/en/markets/exchangerates?date=27.02.2026

Metodolohiia analizu vytrat i vyhod proektiv rozvytku elektrychnykh merezh [Methodology for analyzing the costs and benefits of electric grid development projects], SOU NEK 20. 171:2017, Kyiv, 2017. (in Ukrainian).

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Авторське право (c) 2026 Вероніка Вікторівна Черкашина, Галина Миколаївна Омеляненко, Сергій Григорович Пономаренко, Антон Олександрович Макаров