Электроэнергетические системы во всех странах мира, в том числе и в России, развивались и продолжают развиваться от изолированных локальных систем, питающих местные нагрузки, к мощным энергообъединениям, связывающим концентрированные и распределенные источники электроэнергии и потребителей в сеть переменного тока.
В условиях широкого распространения в электрических сетях несинусоидальности и несимметричности необходимо использовать модели, учитывающие распределенность параметров и многопроводность линии и многих других факторов.
В частности, для ВЛ электропередачи высокого и сверхвысокого напряжения при моделировании режима необходимым является учет следующих особенностей:
• материал и геометрические параметры применяемых проводов и тросов;
• геометрия подвески проводов и грозозащитного троса (позволяет учесть несимметрию системных параметров линии);
• проявление поверхностного эффекта на частотах высшего порядка.
Расчет режимов линий электропередачи выполняется на основе известных из теории электрических сетей уравнений [1]. Частью такого расчета является определение собственных и взаимных сопротивлений и проводимостей ВЛ с использованием П-образной схемы замещения сети, которые имеют вид:
где: R, X – активное и индуктивное сопротивление линии;
G, B – активная и емкостная проводимости линии.
Определение этих погонных параметров ВЛ с высокой степенью точности выполняется на основе классических выражений с применением элементов матричного исчисления. Индуктивное сопротивление воздушной ЛЭП зависит от магнитного поля, возникающего вокруг и внутри проводов линии. Магнитное поле каждого фазного провода наводит ЭДС в каждом проводе линии.
В своих исследованиях Джон Р. Карсон [2], рассматривая ЭДС, наведенную обратным током в земле, вывел формулу для полного сопротивления линии. Значение полного сопротивления может быть записано в виде:
и взаимное полное сопротивление как:
где: R, R12 – это соответственно собственное и взаимное сопротивления провода, при допущении, что земля является идеальным проводником;