Том 337 № 3 (2026)
DOI https://doi.org/10.18799/24131830/2026/3/5285
Расчет характеристик электростатических антенн емкостного питания систем тлеющего газового разряда для световой маркировки проводов воздушных линий электропередач
Проблема надежности работы воздушных линий электропередачи и безопасности полетов авиатранспорта, обусловленная случающимися столкновениями самолетов с проводами или опорами линий электропередачи. Согласно статистике, они могут привести к человеческим жертвам, нарушению функционирования энергосистемы и финансовым убыткам из-за крушения летательных аппаратов. Это особенно актуально для регионов интенсивного использования малой авиации для пассажиро- и грузоперевозок, которая использует низкие эшелоны не только при взлетах и посадках летательных аппаратов, например, где разрабатываются месторождения минерального сырья. Для предотвращения таких происшествий наиболее надежным и удобным средством принято считать световую маркировку проводов. Она представляет собой прибор тлеющего газового разряда непрерывного свечения, который запитывается с помощью емкостного отбора мощности с проводов линий напряжением 35 кВ и выше и обеспечивает достаточную видимость проводов в ночное время суток и в условиях плохой видимости. При этом габариты уже существующих систем питания газоразрядных приборов могут быть соизмеримы с длинами пролетов линий малого и среднего напряжения (35 и 110 кВ). Цель. Анализ возможности увеличения отбираемой мощности при уменьшении продольных размеров электростатических антенн и поиск оптимального варианта геометрии антенн. Методы. Поставленная цель достигнута путем моделирования электростатических антенн и расчета основных параметров системы антенна–провод–земля, основанной на методе конечных элементов, в специализированном программном обеспечении. Результаты и выводы. Созданы теоретически обоснованные исходные и упрощенные схемы замещения рассматриваемых систем, объясняющие процесс емкостного отбора мощности, численные и эскизные данные, доказывающие наличие возможности уменьшить продольные размеры антенн в сравнении с традиционными вариантами решения и рекомендации по применению найденного решения для обеспечения эффективной работы ламп-маркеров тлеющего газового разряда.
Для цитирования: Расчет характеристик электростатических антенн емкостного питания систем тлеющего газового разряда для световой маркировки проводов воздушных линий электропередач Г.С. Астафьев, Л.В. Кривова, В.В. Титков, В.Я. Ушаков. Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов, 2026, Т. 337, № 3, С. 28–35. https://doi.org/10.18799/24131830/2026/3/5285
Ключевые слова:
авиационная безопасность, надежность работы энергосети, лампы-маркеры проводов тлеющего газового разряда, воздушные линии электропередачи, емкостной отбор мощности, электростатические антенны
Библиографические ссылки:
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Федеральное агентство воздушного транспорта (Росавиация). URL: https://favt.gov.ru (дата обращения 15.07.2025).
2. Подвязкин С.Д. Разработка устройства для предупреждения столкновения низколетящих воздушных объектов с ЛЭП в условиях плохой видимости. Вестник науки, 2023, Т. 5, № 7 (64), С. 344–348.
3. Иерусалимский И. Обеспечение безопасности полётов гражданской авиации вблизи ЛЭП. Электроэнергия. Передача и распределение, 2013, № 6, С. 80–82.
4. Chappell S.L. Flightcrew alerting: history, research, regulation, and successes. Transportation Research Procedia, 2025, Vol. 88, P. 144–148. DOI: 10.1016/j.trpro.2025.05.018
5. СТО ПАО «Россети» 34.01-22-012-2016, 34.01-22-013-2016. Маркеры для воздушных линий электропередачи. Введ. 2016. М., 2016. 17 c.
6. ICAO Annex 14 to the Convention on International Civil Aviation. Aerodromes. Vol. I: Aerodrome Design and Operations. Montreal: International Civil Aviation Organization, 2022. 352 p.
7. Obsta Reliability in Obstruction Lighting. URL: obsta.com (дата обращения 15.07.2025).
8. Renzo S. Encyclopedia of color science and technology. Cham: Springer International Publishing, 2023. 1613 p.
9. Lister G.G. et al. The physics of discharge lamps. Reviews of modern physics, 2004, Vol. 76, № 2, P. 541. DOI: 10.1103/RevModPhys.76.541
10. Waymouth J.F. Electric discharge lamp. Cambridge, Mass., M.I.T. Press, 1971. 353 p.
11. Siddiqui Z.A., Park U. A drone-based transmission line components inspection system with deep learning technique. Energies, 2020, Vol. 13, № 13, P. 3348–3372. DOI: 10.3390/en13133348
12. Rabah D., Chafik H.A., Bessedik S.A. Electrostatic and electromagnetic effects of HV overhead power line on above metallic pipeline. 2017 5th International Conference on Electrical Engineering-Boumerdes (ICEE-B). IEEE, 2017. P. 1–6. DOI: 10.1109/ICEE-B.2017.8192088.
13. Cui Z. et al. Stable and high capacity power harvest method on overhead transmission lines based on capacitive coupling between conductors and ground wires. 2024 10th International Conference on Condition Monitoring and Diagnosis (CMD). IEEE, 2024. P. 407–410. DOI: 10.1109/CMD59670.2024.10579069.
14. ГОСТ Р 55702-2020. Электрические источники света. Методы измерения электрических и световых параметров: национальный стандарт Российской Федерации. Введ. 2021-07-01. М.: Стандартинформ, 2021. 21 с.
15. Иванов И.О. и др. Первая российская система постоянной световой маркировки проводов линий электропередач высокого напряжения. Глобальная энергия, 2020, Т. 26, № 2, С. 20–30. DOI: 10.18721/JEST.26202.
16. Meshchanov A.V. et al. Hindering breakdown in a long discharge tube by visible spectrum light illumination. Journal of Physics D: Applied Physics, 2023, Vol. 57, № 1, P. 15204. DOI: 10.1088/1361-6463/acfc53.
17. Правила устройства электроустановок. Главы 1.1, 1.2, 1.7,1.9, 2.4, 2.5, 4.1, 4.2, 6.1-6.6, 7.1, 7.2, 7.5, 7.6, 7.10. М.: ЭНАС, 2013. 552 с.
18. Орлов А.И. и др. Анализ возможности отбора малых мощностей от воздушных линий электропередачи среднего напряжения. Вестник Чувашского университета, 2022, № 1, С. 100–106. DOI: 10.47026/1810-1909-2022-1-100-106.
19. Srilaket A. et al. An electric-field high energy harvester from medium or high voltage power line with parallel line. Energy Harvesting and Systems, 2024, Vol. 11, № 1, P. 1–12. DOI: 10.1515/ehs-2022-0085.
20. Иоссель Ю.Я., Кочанов Э.С., Струнский М.Г. Расчет электрической емкости. СПб: Энергоиздат, 1981. 288 с.
21. Баумштейн И.А., Бажанов С.А. Справочник по электрическим установкам высокого напряжения. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1989. 768 с.
22. Астафьев Г.С., Волошин К.В., Титков В.В. Повышение характеристик электростатической системы питания перманентной световой маркировки воздушных линий электропередачи. Глобальная энергия, 2021, Т. 27, № 3, С. 17–26. DOI: 10.18721/JEST.27302
REFERENCES
1. Federal agency of aircraft (Rosaviation). (In Russ.) Available at: https://favt.gov.ru (accessed 15 July 2025).
2. Podvyazkin S.D. Development of a device for preventing collisions of low-flying aerial objects with power lines in conditions of poor visibility. Bulletin of Science, 2023, vol. 5, no. 7 (64), pp. 344–348. (In Russ.)
3. Ierusalimskii I. Ensuring the safety of civil aviation flights near power lines. Electricity. Transmission and distribution, 2013, no. 6, pp. 80–82. (In Russ.)
4. Chappell S.L. Flightcrew alerting: history, research, regulation, and successes. Transportation Research Procedia, 2025, vol. 88, pp. 144–148. DOI: 10.1016/j.trpro.2025.05.018.
5. STO PAO «Rosseti» 34.01-2.2-016-2016. Markers for overhead power transmission lines. Moscow, 2016. 17 p. (In Russ.)
6. ICAO Annex 14 to the Convention on International Civil Aviation. Aerodromes. Vol. I: Aerodrome Design and Operations. Montreal, International Civil Aviation Organization, 2016. 352 p.
7. Obsta Reliability in Obstruction Lighting. Available at: obsta.com (accessed 15 July 2025).
8. Renzo S. Encyclopedia of color science and technology. Cham, Springer, 2023. 1613 p.
9. Lister G.G. The physics of discharge lamps. Reviews of modern physics, 2004, vol. 76, no. 2, p. 541. DOI: 10.1103/RevModPhys.76.541.
10. Waymouth J.F. Electric discharge lamps. Cambridge, Mass., M.I.T. Press, 1971. 353 p.
11. Siddiqui Z.A., Park U. A drone-based transmission line components inspection system with deep learning technique. Energies, 2020, vol. 13, no. 13, pp. 1–26. DOI: https://doi.org/10.3390/en13133348.
12. Rabah D., Chafik H.A., Bessedik S.A. Electrostatic and electromagnetic effects of HV overhead power line on above metallic pipeline. 2017 5th International Conference on Electrical Engineering-Boumerdes (ICEE-B). IEEE, 2017. pp. 1–6. DOI: 10.1109/ICEE-B.2017.8192088.
13. Cui Z. Stable and high capacity power harvest method on overhead transmission lines based on capacitive coupling between conductors and ground wires. 2024 10th International Conference on Condition Monitoring and Diagnosis (CMD). IEEE, 2024. pp. 407–410. DOI: 10.1109/CMD59670.2024.10579069.
14. SS R 55702-2020. Electric light sources. Methods for measuring electrical and luminous parameters. National standard of Russian Federation. Moscow, Standartinform Publ., 2021. 21 p. (In Russ.)
15. Ivanov I.O. The first Russian system of permanent light marking of high voltage overhead power lines. Global Energy, 2020, vol. 26, no. 2, pp. 20–30. (In Russ.) DOI: 10.18721/JEST.26202.
16. Meshchanov A.V., Shishpanov A.I., Ionikh Y.Z. Hindering breakdown in a long discharge tube by visible spectrum light illumination. Journal of Physics D: Applied Physics, 2023, vol. 57, no. 1, p. 15204. DOI: 10.1088/1361-6463/acfc53.
17. Electrical installation rules. Chapters 1.1, 1.2, 1.7,1.9, 2.4, 2.5, 4.1, 4.2, 6.1-6.6, 7.1, 7.2, 7.5, 7.6, 7.10. Moscow, ENAS Publ., 2013. 552 p. (In Russ.)
18. Orlov A.I. Analysis of the possibility of selecting small capacities from medium voltage overhead power transmission lines. Bulletin of the Chuvash University, 2022, no. 1, pp. 100–106. (In Russ.) DOI: 10.47026/1810-1909-2022-1-100-106.
19. Srilaket A. An electric-field high energy harvester from medium or high voltage power line with parallel line. Energy Harvesting and Systems, 2024, vol. 11, pp. 1–12. DOI: 10.1515/ehs-2022-0085.
20. Yossel Y.Y., Kochanov E.S., Strunsky M.G. Calculation of electrical capacity. St Petersburg, Energoizdat Publ., 1981. 288 p. (In Russ.)
21. Baumstein I.A., Bazhanov S.A. Handbook of high voltage electrical installations. 3rd ed., revised and add. Moscow, Energoatomizdat Publ, 1989. 768 p. (In Russ.)
22. Astafiev G.S., Voloshin K.V., Titkov V.V. Improving the characteristics of the electrostatic power supply system of permanent light marking of overhead power transmission lines. Global Energy, 2021, vol. 27, no. 3, pp. 17–26. (In Russ.) DOI: 10.18721/JEST.27302.
