Acoustic noise from highvoltage power linesunder conditions of high humidity

Abstract

The main objectives of the study focused on identifying the physical mechanisms of acoustic noise generation by high-voltage power lines under conditions of high humidity and quantitatively as-sessing associated energy losses. To achieve these objectives, the following tasks were accomplished: a physical-mathematical model was developed considering two complementary mechanisms -the motion of polarized water droplets in the non-uniform electric field of the wire and their subsequent destruction upon contact with the conductor; calculations were performed of the electric field strength near the wire, induced dipole moment of droplets, and the acting force; an assessment was made of droplet impact velocity on the wire and conditions for their micro-explosive destruction; and a methodology was de-veloped for calculating additional leakage currents and power losses. The most important results are the theoretical substantiation of a new combined physical mechanism for noise generation, based on droplet polarization, acceleration, and micro-explosive destruction, and the development of a methodology for quantitative assessment of additional energy losses. The significance of the obtained results liesin pro-posing a comprehensive physical explanation of the acoustic phenomenon that establishes a connection between power line noise characteristics and electrophysical processes in the surface area under condi-tions of high humidity, as well as identifyinga new mechanism of energy losses that is essential for optimizing operational regimes of high-voltage power transmission lines. The scientific novelty of the work is the proposal of this new mechanism and the established analytical relationships between key parameters. The practical significance lies in the developed methodology for assessing additional losses, which is important for improving the accuracy of loss forecasting and optimizing line operation in ad-verse weather conditions.

Principalele obiective ale studiului s-au concentrat pe identificarea mecanismelor fizice de generare a zgomotului acustic de către liniile electrice de înaltă tensiune în condiții de umiditate ridicată și evaluarea cantitativă a pierderilor de energie asociate.Pentru a atinge aceste obiective, au fost îndeplinite următoarele sarcini: a fost dezvoltat un model fizico-matematic luând în considerare două mecanisme complementare -mișcarea picăturilor de apă polarizate în câmpul electric neuniform al firului și distrugerea lor ulterioară la contactulcu conductorul;s-au efectuat calcule ale intensității câmpului electric în apropierea firului, momentului dipolar indus al picăturilor și forței de acțiune;s-a efectuat o evaluare a vitezei de impact a picăturilor pe fir și a condițiilor pentru distrugerea lor microexplozivă;și a fost dezvoltată o metodologie pentru calcularea curenților de scurgere suplimentari și a pierderilor de putere.Cele mai importante rezultate sunt fundamentarea teoretică a unui nou mecanism fizic combinat pentru generarea zgomotului, bazat pe polarizarea picăturilor, accelerare și distrugerea microexplozivă, și dezvoltarea unei metodologii pentru evaluarea cantitativă a pierderilor suplimentare de energie.Semnificația rezultatelor obținute constă în propunerea unei explicații fizice cuprinzătoare a fenomenului acustic, care stabilește o legătură între caracteristicile zgomotului liniilor electrice și procesele electrofizice din suprafață în condiții de umiditate ridicată, precum și identificarea unui nou mecanism de pierderi deenergie, esențial pentru optimizarea regimurilor de funcționare ale liniilor electrice de înaltă tensiune.Noutatea științifică a lucrării constă în propunerea acestui nou mecanism și relațiile analitice stabilite între parametrii cheie.Semnificația rezultatelorconstă în metodologia dezvoltată pentru evaluarea pierderilor suplimentare, care este importantă pentru îmbunătățirea preciziei prognozării pierderilor și optimizarea funcționării liniilor în condiții meteorologice nefavorabile.

Основные цели исследования заключались в установлении физических механизмов генерации акустического шума высоковольтными линиями электропередачи в условиях повышенной влажностии количественной оценке связанных с этим явлением энергетических потерь. Для достижения поставленных целей были решены следующие задачи: разработана физико-математическая модель, рассматривающая два взаимодополняющих механизма -движение поляризованных капель воды в неоднородном электрическом поле провода и их последующее разрушение при контакте с проводом; выполнены расчеты напряженности электрического поля вблизи провода, индуцированного дипольного момента капель и действующей на них силы; проведена оценка скорости падения капель на провод и условий их микровзрывного разрушения; разработана методика расчета дополнительных токов утечки и потерь мощности. Наиболее важными результатами являютсятеоретическое обоснование нового комбинированного физического механизма генерации шума, основанного на поляризации, ускорении и микровзрывном разрушении капель, и разработка методики количественной оценки дополнительных энергетических потерь. Значимость полученных результатов состоит в том, что впервые предложено комплексное физическое объяснение акустического феномена, устанавливающее однозначнуюсвязь между шумовыми характеристиками ЛЭП и электрофизическими процессами в приповерхностной областив условиях повышенной влажности, разработана методика оценки дополнительных энергетических потерь, имеющая практическую ценность для оптимизации режимов работы высоковольтных линий передачи электроэнергии.Научная новизна работы заключается в предложении нового механизма и установленных аналитических зависимостях между ключевыми параметрами. Практическая значимость состоит в разработанной методике оценки дополнительных потерь, важной для повышения точности прогнозирования потерь и оптимизации работы линий в неблагоприятных погодных условиях.