Mathematical modelling of transient processes in a HVAC transmission line considering the effect lightning protection cables in the state of two-phase short-circuiting

• Autorzy: Chaban Andriy , Lis Marek , Szafraniec Andrzej , Levoniuk Vitaliy

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2024.03.49

Warianty tytułu

PL

Modelowanie matematyczne procesów nieustalonych w linii przesyłania HVAC z uwzględnieniem wpływu przewodów odgromowych w stanie dwufazowego zwarcia

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A mathematical model is developed of a fragment of an electric power transmission system whose key part is a long ultra-high voltage power line including lightning protection cables of distributed parameters. The model is based on a long line second-order partial derivative equation. The boundary conditions of the second and third types (Neuman and Poincare conditions) are used for the purposes of the equation. The line equations are solved by discretising partial derivatives using the straight-line method and then integrating the latter with the fourth-order Runge-Kutta method. Simulation results are given in a graphic format analysed in the state of two-phase short-circuiting.

PL

W artykule opracowano model matematyczny systemu przesyłania energii, którego elementem kluczowym jest długa linia elektroenergetyczna wysokiego napięcia z przewodami odgromowymi, analizowana, jako układ o parametrach rozłożonych. Opracowany model matematyczny opiera się na równaniu długiej linii drugiego rzędu o pochodnych cząstkowych. Do równania linii długiej wykorzystano warunki brzegowe drugiego i trzeciego rodzaju: Neumana i Poincarego. Równania linii rozwiązano drogą dyskretyzacji pochodnych cząstkowych metodą prostych z kolejnym całkowaniem w funkcji czasu za pomocą metody Runge-Kutty czwartego rządu. Wyniki symulacji podane są w formie rysunków, które są analizowane w stanie zwarcia dwufazowego.

Słowa kluczowe

EN

mathematical modelling; power line; lightning protection cable; distributed parameter; transient processes

PL

modelowanie matematyczne; linia energetyczna; przewód odgromowy; parametr rozłożony; proces nieustalony

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2024
• Tom: R. 100, nr 3
• Strony: 278--281
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys.

Twórcy

autor

Chaban Andriy

• Faculty of Transport, Electrical Engineering and Computer Science, University of Technology and Humanities in Radom
• Department of Electrical Systems, Lviv National Environmental University
• Institute of Power Engineering and Control Systems, Lviv Polytechnic National University

• https://orcid.org/0000-0002-4620-301X

autor

Lis Marek

• Faculty of Electrical Engineering, Czestochowa University of Technology

• https://orcid.org/0000-0001-5191-8303

autor

Szafraniec Andrzej

• Faculty of Transport, Electrical Engineering and Computer Science, University of Technology and Humanities in Radom

• https://orcid.org/0000-0002-0143-2409

autor

Levoniuk Vitaliy

• Department of Electrical Systems, Lviv National Environmental University

• https://orcid.org/0000-0003-2113-107X

Bibliografia

• [1] Boumous S., Boumous Z., Anane Z., Nouri H., Comparative study of 220 kV overhead transmission lines models subjected to lightning strike simulation by using electromagnetic and alternative transients program, Electrical Engineering & Electromechanics, (2022), No. 4, 68-74
• [2] Shariatinasab R., Gholinezhad J., The effect of grounding system modeling on lightning-related studies of transmission lines, Journal of Applied Research and Technology, 15 (2017), 545 – 554
• [3] Lobodzinskiy V., Chybelis V., Petruchenko O., Illina O., Chunyak Y., Babenko V., Features of transient research in three-phase high-voltage power transmission cable lines, ГРААЛЬ НАУКИ, 6 (2021), 135-148
• [4] Yi-fan Q., Zhi-feng Y., Hai-bo Z., Impact of Modeling Simplifications on Lightning Strike Simulation for Aeroengine, Mathematical Problems in Engineering, (2019), 11 pages
• [5] Patrick S., Eboule P., Harm J., Pretorius C., Mbuli N., Nine-Phase Transmission Line Design: Implementation using Matlab/Simulink, Przegląd Elektrotechniczny, (2020), nr 8, 1–9
• [6] Leon Colqui J.S., Ribeiro de Moura R.A., De Oliveira Schroeder M.A., Filho J.P., Kurokawa S., The Impact of Transmission Line Modeling on Lightning Overvoltage, Energies, 16 (2023), 1343
• [7] Chaban A., Zasada Hamiltona-Ostrogradskiego w układach elektromechanicznych, Publisher T. Soroki, Lviv, Ukraine, (2015)
• [8] Chaban A., Szafraniec A., Lysiak H., Levoniuk V., Lysiak V., A mathematical model of an ultrahigh voltage transmission line taking into account overhead ground wires, Przegląd Elektrotechniczny, (2022), nr 6, 27–31
• [9] Pukach P., Il’kiv V., Nytrebych Z., Vovk M., Investigation of the mathematical model of bending oscillations of the oil tanks’ wall in the transformers considering nonlinear dissipative for ces, 14th International Conference The Experience of Designing and Application of CAD Systems in Microelectronics, (2017), 32–34
• [10] Chaban A., Lis M., Szafraniec A., Levoniuk V., Mathematical modelling of transient processes in a three phase electric power system for a single phase short-circuit, Energies, 15 (2022), No. 3, 1126–1143
• [11] Lis M., Chaban A., Szafraniec A., Figura R., Levoniuk V., Mathematical model of a part of an opened extra-high voltage electrical grid, In E3S Web of Conferences, Podlesice, Poland, (2019), Volume 84, No. 02055

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2025).