The influence of multi-layer ground on the electromagnetic field of an overhead power transmission line in the presence of buried conductors

Abstract

ContentsThe present work investigates the two dimensional, quasi stationary, electromagnetic field of a faulted power transmission line in the presence of a buried pipeline, of mitigation wires and of a multi-layer ground. The related diffusion equation has been numerically solved by using the Finite Element Method (FEM). Using FEM results and Faraday's law, magnetic vector potential, as well as the voltages induced across the buried pipeline and remote earth, are calculated. Parametric analysis has shown that there is a significant influence of the depth and resistivity of the first ground layer, of the resistivities of the different ground layers and of the configuration of mitigation wires on the electromagnetic field and on the voltages induced across the buried pipeline and remote earth. Der EinflulJ der mehrschichtigen Erde auf das elektromagnetische Feld einer Ubertragungsleitung in der Anwesenheit yon unterirdischen LeiternObersicht In der vorliegenden Arbeit wird das zweidimensionale, quasi stationfire, elektromagnetische Feld einer mit einem Fehler behafteten Ubertragungsleitung in der Anwesenheit einer unterirdischen Rohrleitung, mehreren Schutzleitungen und einer mehrschichtigen Erde untersucht. Die entsprechende Diffusionsgleichung wird numerisch mit Hilfe der Finiten Elementen Methode (FEM) berechnet. Anschlieflend werden mit Hilfe der Ergebnisse der FEM und der Faraday schen Gleichung das magnetische Vektorpotential und die zwischen der Rohrleitung und der fernen Erde induzierten Spannungen berechnet. Untersuchungen zeigten, daft ftir das Feld und die zwischen Rohrleitung und der fernen Erde induzierten Spannungen folgende Parameter yon grofler Bedeutung sind: Die Dichte der ersten Erdschicht, die spezifischen Widerstgnde der Erdschichten und die Anordung der Schutzleitungen. 1

Συμβολή Στον Υπολογισμό Της Επαγωγικής Επίδρασης Γραμμών Μεταφοράς Ηλεκτρικής Ενέργειας Σε Υπόγειους Μεταλλικούς Αγωγούς

“…More recently, a different approach using Finite-Element Method (FEM) was proposed [80][81][82][83][84], as a means to provide a field solution method. However, due to the large solution area of the problem, only two-dimensional FEM calculations were performed.…”

“…εξέτασε τη χρήση του προγράµµατος EMTP (Electromagnetic Transient Program) για τον υπολογισµό των επιδράσεων αυτών, κάνοντας σύγκριση µε το πρόγραµµα της RWE[79] όπου και παρατηρήθηκαν αποκλίσεις σε ορισµένα σηµεία της όδευσης.Στο Αριστοτέλειο Πανεπιστήµιο Θεσσαλονίκης (ΑΠΘ) άρχισε από το 1996 περίπου µια συστηµατική προσπάθεια µελέτης του φαινοµένου µε χρήση της µεθόδου των πεπερασµένων στοιχείων (ΜΠΣ). Οι δηµοσιεύσεις[80][81][82][83][84][85] της ερευνητικής οµάδας του ΑΠΘ ασχολήθηκαν µε τον υπολογισµό τάσεων και ρευµάτων σε υπόγειους µεταλλικούς αγωγούς[80], την επίδραση ανοµοιογενούς γης αποτελούµενης από στρώµατα µε διαφορετικές ιδιότητες κατά βάθος (οριζόντια στρώµατα)[81,82], καθώς και την επίδραση των ηλεκτρικών γραµµών τρένου σε τηλεπικοινωνιακά καλώδια[83,84]. Ειδικότερα, η µελέτη της επίδρασης των γραµµών ηλεκτροκίνησης σιδηροδρόµων σε τηλεπικοινωνιακά καλώδια, χρηµατοδοτήθηκε από τη Γενική Γραµµατεία Έρευνας Τεχνολογίας (ΓΓΕΤ) και τον ΟΤΕ, µέσω ερευνητικού προγράµµατος[85].…”