Investigating and modeling of circulating current loss in high voltage towers grounding system

Investigación y modelado de pérdidas por corriente circulante en sistemas de puesta a tierra de torres de alta tensión

In a 400-kV single-circuit high-voltage transmission line, the proximity of phase conductors induces a circulating current in the ground wire. These current forms a closed loop through the tower footing grounding system, which provides its return path [1]. In this study, the induced circulating current is modeled and analyzed. The modeling has been carried out in the MATLAB environment. The results indicate that the circulating current and the induced voltage on the ground wire exhibit an approximately linear relationship with the phase-conductor currents, and their magnitudes are influenced by the tower grounding resistance RRgg and soil resistivity ρρ. Furthermore, power losses in the ground wire reach significant levels under high current conditions. These findings highlight the importance of optimal grounding-system design, proper selection of ground-wire characteristics, and the implementation of methods for reducing circulating currents to enhance performance and reduce losses in high-voltage transmission lines. The results indicate that the circulating current and the induced voltage on the ground wire exhibit an approximately linear relationship with the phase conductor currents, and their magnitudes are influenced by the tower grounding resistance and soil resistivity . Furthermore, power losses in the ground wire reach significant levels under high current conditions. These findings highlight the importance of optimal grounding system design, proper selection of ground-wire characteristics, and the implementation of methods for reducing circulating currents to enhance performance and reduce losses in high-voltage transmission lines.

En una línea de transmisión de alta tensión de circuito único de 400 kV, la proximidad de los conductores de fase induce una corriente circulante en el conductor de tierra. Esta corriente forma un circuito cerrado a través del sistema de puesta a tierra de la base de la torre, que proporciona su ruta de retorno [1]. En este estudio, se modela y analiza la corriente circulante inducida. El modelado se realizó en el entorno MATLAB.Los resultados indican que la corriente circulante y la tensión inducida en el conductor de tierra presentan una relación aproximadamente lineal con las corrientes de los conductores de fase, y sus magnitudes se ven influenciadas por la resistencia de puesta a tierra de la torre R_g y la resistividad del suelo ρ. Además, las pérdidas de potencia en el conductor de tierra alcanzan niveles significativos en condiciones de alta corriente. Estos hallazgos resaltan la importancia de un diseño óptimo del sistema de puesta a tierra, una selección adecuada de las características del conductor de tierra y la implementación de métodos para reducir las corrientes circulantes con el fin de mejorar el rendimiento y reducir las pérdidas en las líneas de transmisión de alta tensión.