Россия
УДК 621.316.9 Защита и защитные устройства. Предохранители. Защитные автоматы. Грозозащита. Заземление
УДК 621.315.1 Воздушные линии электропередачи
Цель: исследование волновых процессов в высоковольтной линии автоблокировки 10 кВ при серийных ударах молнии с учетом накопления энергии и деградации ограничителей перенапряжений, а также оценка влияния этих факторов на эффективность молниезащиты линии. Методы: использованы математическое и численное моделирование во временной области, основанное на методе переменных состояний, с применением аналитического задания токов молнии (функция Хайдлера), динамической модели канала молнии и энергетически зависимой модели ограничителей перенапряжений. Результаты: показано, что при серийных ударах молнии волновые процессы в линии накладываются во времени, что приводит к увеличению уровней перенапряжений. Установлено, что энергия, рассеиваемая в ограничителях перенапряжений, накапливается от удара к удару и достигает предельных значений уже при нескольких воздействиях. Выявлено, что работоспособность ОПН определяется не только мгновенными параметрами импульсов, но и суммарной энергетической нагрузкой, приводящей к деградации и возможному отказу устройства. Практическая значимость: заключается в возможности использования разработанной модели для расчетного анализа серийных грозовых воздействий и оценки энергетической нагруженности ограничителей перенапряжений при проектировании систем молниезащиты высоковольтных линий автоблокировки. Полученные результаты позволяют обосновать необходимость учета накопительных эффектов и перехода к энергетически согласованным схемам защиты, включая применение защищенных подходов к объектам железнодорожной автоматики и телемеханики.
молния, серийные удары, волновые процессы, железнодорожная автоматика и телемеханика, энергетическая стойкость
1. Соловьев А. Д., Манаков А. Д. Анализ воздействия атмосферных перенапряжений на устройства железнодорожной автоматики и телемеханики // Автоматика на транспорте. 2025. Т. 11, № 4. С. 287–302. DOI:https://doi.org/10.20295/2412-9186-2025-11-04-287-302. EDN MYPJAE
2. Соловьев А. Д., Манаков А. Д. Волновые процессы при воздействии молнии в высоковольтной линии автоблокировки 10 кВ // Автоматика на транспорте. 2026. Т. 12, № 1. С. 56–72. DOI:https://doi.org/10.20295/2412-9186-2026-12-01-56-72
3. Rakov V. A., Uman M. A., Thottappillil R. Review of Lightning Properties from Electric Field and TV Observations // Journal of Geophysical Research. 1994. Vol. 99, no. D5. Pp. 10745–10750. DOI:https://doi.org/10.1029/93JD01205
4. Bazelyan E. M., Raizer Y. P. Lightning Physics and Lightning Protection. Bristol: Institute of Physics Publishing, 2000.
5. Lightning-Induced Voltages on Overhead Lines / C. A. Nucci [et al.] // IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility. 1993. Vol. 35, no. 1. Pp. 75–86.
6. Rachidi F. A Review of Field-to-Transmission Line Coupling Models with Special Emphasis to Lightning-Induced Voltages on Overhead Lines // IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility. 2012. Vol. 54, no. 4. Pp. 898–911. DOI:https://doi.org/10.1109/TEMC.2011.2181519
7. Borghetti A., Nucci C. A. Paolone, M. An Improved Procedure for the Assessment of Overhead Line Indirect Lightning Performance and Its Comparison with the IEEE Std. 1410 Method // IEEE Transactions on Power Delivery. 2007. Vol. 22, no. 1. Pp. 684–692. DOI:https://doi.org/10.1109/TPWRD.2006.881463
8. Rakov V. A., Uman M. A. Lightning: Physics and Effects. Cambridge University Press, 2003. DOI:https://doi.org/10.1017/CBO9781107340886
9. Heidler F. Analytische Blitzstromfunktion zur LEMP-Berechnung // Proceedings of the 18th International Conference on Lightning Protection (ICLP). Munich, 1985. Рp. 63–66.
10. Furgal J. Influence of Lightning Current Model on Simulations of Overvoltages in High Voltage Overhead Transmission Systems // Energies. 2020. Vol. 13, no. 2. Art. 296. DOI:https://doi.org/10.3390/en13020296
11. Mitigation of Lightning-Induced Overvoltages in Medium Voltage Distribution Lines by Means of Periodical Grounding of Shielding Wires and of Surge Arresters: Modeling and Experimental Validation / M. Paolone [et al.] // IEEE Transactions on Power Delivery. 2004. Vol. 19, no. 1. Pp. 423–431. DOI:https://doi.org/10.1109/TPWRD.2003.8201
12. The Impact of Multiple Lightning Strokes on the Energy Absorbed by MOV Surge Arresters in Wind Farms during Direct Lightning Strikes / N. Malcolm [et al.] // Renewable Energy. 2015. Vol. 83. Pp. 1305–1315. DOI:https://doi.org/10.1016/j.renene.2015.05.046
13. Zanetta L. C. Jr. Evaluation of Line Surge Arrester Failure Rate for Multipulse Lightning Stresses // IEEE Transactions on Power Delivery. 2003. Vol. 18, no. 3. Pp. 796–801. DOI:https://doi.org/10.1109/TPWRD.2003.813862
14. Features of the First and the Subsequent Return Strokes in Positive Ground Flashes Based on Electric Field Measurements / D. Johari [et al.] // Electric Power Systems Research, 2017. DOI:https://doi.org/10.1016/j.epsr.2017.04.031
15. Lightning Current Distribution of the First and Subsequent Strokes Based on the Lightning Location System: Survey in Yunnan Power Grid / Y. Ma [et al.] // Atmosphere. 2025. DOI:https://doi.org/10.3390/atmos16010015
