VARIOUS APPROACHES TO MODELING INDUCED CURRENTS IN TRANSMISSION LINES

We compare the currents and voltages induced in an aerial transmission line in the event of a nearby lightning strike, calculating them with the use of two different mathematical models. The first model describes the electrostatic component of the in duced currents, and the second, the electromagnetic component. We show that the peak values of these components are comparable and that in permafrost conditions the peak values of the electrostatic components of induced currents and voltage can be greater by orders of magnitude, and so more dangerous than in the areas without permafrost.

1. Разевиг Д. В. Атмосферные перенапряжения на линиях электропередачи. Л.: Госэнергоиздат, 1959.

2. Ефимов Б. В. Теория распространения волн атмосферных перенапряжений в многопроводных коронирующих линиях // Электрофизические проблемы надежности эксплуатации высоковольтных сетей и цепей управления. Апатиты, 1999. С. 20–41.

3. Rachidi F., Ianoz M., Nucci C. A., Mazzetti C. Calculation methods of the horizontal component of lightning return stroke electric fields // XI Int. Wroclaw Symp. Exhibition Electromagn. Compatibility (September 2–4, 1992) Wroclaw, 1992. P. 452–456.

4. Rachidi F., Ianoz M., Nucci C. A., Mazzetti C. Influence of a lossy ground on lightning-induced voltages on overhead lines // IEEE Trans. Electromagn. Compatibility. 1996. V. 38, N 3. P. 250–264.

5. Petrache E., Paolone M., Rachidi F., Nucci C. A., Rakov V., Uman M., Jordan D., Rambo K., Jerauld J., Nyffeler M., Schoene J. Lightning-induced currents in buried coaxial cables: A frequency domain approach and its validation using rocket-triggered lightning // J. Electrostat 2007. V. 65. P. 322–328.

6. Andreotti A., Assante D., Mottola F., Verolino L. An exact closed-form solution for lightning-induced overvoltages calculations // IEEE Trans. Power Delivery. 2009. V. 24, N 3. P. 1328–1343.

7. Lahtinen М., Elovaara J. GIC occurrences and GIC test for 400 kV system transformer // IEEE Trans. Electromagn. Compatibility. 1996. V. 38, N 3. P. 250–264.

8. Цапенко Е. Ф. Перенапряжения в системах электроснабжения. М.: Изд-во МГГУ, 2002.

9. Grigoriev Yu. M., Eremeev S. N., Naumov V. V., Semenov A. A. On the thunderstorm overvoltages in coaxial cables // XI Int. Symp. Electromagn. Compatibility. Wroclaw, 1992. P. 424–428.

10. Grigoriev Yu. M., Eremeev S. N., Naumov V. V., Sharin E. P. On the thunderstorm overvoltages in 3-wire transmission lines // XII Int. Symp. Exhibition Electromagn. Compatibility (June 28–July 1, 1994). Wroclaw, 1994, P. 137–141.

11. Grigoriev Yu. M. On a nondistorting transmission line // Int. Symp. Electromagn. Compatibility (Sendai, May 16–20, 1994). Sendai, Japan, 1994. P. 29–31.

12. Козлов В. И., Муллаяров В. А., Васильев А. Е., Ромащенко Ю. А., Григорьев Ю. М., Еремеев С. Н., Наумов В. В., Степанов В. Е., Орлова М. Н. Грозы в Якутии и их влияние на магистральные трубопроводы // Наука и образование. 2005. Т. 37, № 1. С. 61–66.

13. Григорьев Ю. М., Орлова М. Н. Математическая модель грозового перенапряжения в линии передачи при разряде молнии между двумя облаками // Динамика сплошной среды. 2004. Вып. 122. С. 53–56.

14. Григорьев Ю. М., Орлова М. Н. Численная реализация математической модели грозовых перенапряжений в линии передачи в условиях многолетней мерзлоты // IX Лаврентьевские чт., посв. Междунар. году физики. Научн. конф. Секция «Математика, механика и физика» / Сб. статей. Якутск: ГУ РОНПО, 2006. V. 1. P. 41–44.

15. Григорьев Ю. М., Орлова М. Н. Математическая модель грозовых перенапряжений в линии передач с учетом зависимости тока молнии от времени // Вестн. ЯГУ. 2007. Т. 4, № 2. С. 45–53.

16. Григорьев Ю. М., Орлова М. Н. Влияние ближнего разряда молнии на линию передачи // Вестн. СибГАУ. 2009. Т. 22. Ч. 1, № 1. С. 23–26.

17. Григорьев Ю. М., Орлова М. Н. Индуцированные перенапряжения в линии передач при разряде молнии между облаками // Мат. заметки ЯГУ. 2009. Т. 16, № 1. С. 128–141.

18. Григорьев Ю. М., Орлова М. Н. Математическая модель волны тока и напряжения в линии передачи // Вестн. Поморск. ун-та. Сер. Естеств. науки. 2010. Т. 1. С. 81–87.

19. Григорьев Ю. М., Борисова М. Н. Обработанные результаты натурных измерений электрических токов в действующем нефтепроводе, наведенных разрядами молний // Наука и образование. 2013. Т. 3. С. 106–111.

20. Орлова М. Н., Григорьев Ю. М. Индуцированные напряжения и токи в линиях передач [Электрон. ресурс] / Св-во о регистрации в ОФЭРНиО № 15359. 11 февраля 2010 г.

21. Clayton R. P. Analysis of multiconductor transmission lines. Wiley & Sons, Inc. 2008.