Для транспортировки газа, нефти и продуктов ее переработки в России создана масштабная сеть трубопроводов, суммарная эксплуатационная длина которых превышает 250 тыс. км [1]. Отдельные их участки могут проходить вдоль трасс железных дорог переменного тока [2, 3]. Из-за электромагнитной неуравновешенности тяговой сети (ТС) в отдельных точках сооружения возможно возникновение напряжений относительно земли, опасных для обслуживающего персонала [2–6]. В таких ситуациях необходима разработка мероприятий по повышению электробезопасности. В условиях цифровизации электроэнергетики решение этой задачи должно базироваться на компьютерных технологиях, позволяющих определять наведенные напряжения, возникающие на деталях трубопроводов из-за электромагнитного влияния ТС.
Такие технологии могут быть реализованы на основе методов и средств моделирования режимов электроэнергетических систем в фазных координатах, предложенных в ИрГУПСе [7]. Вопросы определения наведенных напряжений на трубопроводе наземной прокладки с участками, проходящими вблизи железных дорог с тяговой сетью 25 и 2×25 кВ, рассмотрены в работах [6, 9]. Ниже представлены результаты моделирования электромагнитных влияний перспективной тяговой сети повышенного напряжения [10, 11] на трубопровод наземной прокладки.
Определение электромагнитных влияний тяговых сетей на трубопроводы можно выполнить на основе программного комплекса Fazonord [7]. Моделирование наведенных напряжений могут базироваться на принципах, предложенных в работах [6, 8].
Один из главных принципов состоит в корректном учете возврата токов через землю на основе вычисления сопротивлений взаимоиндуктивной связи, а также собственных сопротивлений контуров «провод-земля» с помощью соотношений, предложенных в работе [8]; при этом обеспечивается точное определение интеграла Карсона [12] для ближней, промежуточной и дальней зон.
Результаты моделирования. В программном комплексе Fazonord проведено моделирование режимов работы перспективной системы тягового электроснабжения (СТЭ) повышенного напряжения [10] (рис. 1). Такая СТЭ предусматривает сооружение опорных тяговых подстанций (ТП), оснащенных симметрирующими трансформаторами; при этом расстояние между опорными ТП может достигать 300…350 км. Электроснабжение тяговой сети осуществляется от однофазных трансформаторов с напряжениями обмоток 93,9/27,5, расположенных на расстояниях 30…45 км друг от друга.