Математические методы расчетов для выбора заземлителей
реклама
Применение решения уравнений Максвелла методом конечных разностей во временной области с целью выбора оптимальных конструкций заземлителей опор линий электропередачи* Д.В. Куклин, В.Н. Селиванов * Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 14- 08- 98803) 1 Методы расчета сопротивления Уравнения Уравнения Максвелла Телеграфные уравнения Квазистатические методы Решение во временной области с применением конечных разностей. Tanabe и др. Liu и др. Geri и др. Использование аналитических решений. Частотная область. Grcev, Andolfato и др. Рябкова, Анненков и др. Otero, Verma и др. Способ решения Как правило, параметры заземлителя рассчитываются отдельно от опоры L или Zw R, Z или Z(ω) 3 Как рассчитывать сопротивление заземления? Ток вводить вертикально? Расчет через интеграл электрического поля Тогда в нем будет содержаться также Edl x A dl t x Как рассчитывать потенциал? Расчет скалярного потенциала (с учетом запаздывания или без?) Приводит к трудностям с неоднородными средами. В квазистатических методах нет зависимости от пути ввода тока и расчета потенциала, т.к. в них можно рассчитывать только скалярный потенциал без запаздывания, а ток задается относительно “удаленной земли”. 4 Как сравнивать заземлители? Допустим, способ расчета выбран и рассчитаны сопротивления заземлителей разной конструкции, но при одинаковом количестве металла. что лучше? (1) “более индуктивный” заземлитель с большим сопротивлением вначале, но его сопротивление спадает несколько быстрее. (2) “менее индуктивный” с обратной картиной. 5 Как моделировать опору. Замещение опоры индуктивностью Неточно при времени фронта, сравнимым с временем пробега волны по опоре. Замещение опоры однородной длинной линией Неточно, если распространяющиеся вдоль опоры электромагнитные волны сильно отличаются от плоских. 6 Выбор заземлителя на основе расчетов с опорой U Модель 7 Расчеты с горизонтальными неоднородностями 2000 Ом∙м 500 Ом∙м 8 Расчеты с горизонтальными неоднородностями 9 Расчеты с вертикальными неоднородностями 2000 Ом∙м 500 Ом∙м 10 Расчеты с вертикальными неоднородностями 11 Что предпочтительнее 12 Построение кривой опасных параметров и учет вероятностных характеристик токов молнии Вероятность перекрытия изоляции P. Критерий выбора оптимального заземлителя – вероятность перекрытия изоляции 13 Последовательность расчетов Расчет напряжения при единичном токе. Расчет напряжений для произвольных токов с помощью интеграла Дюамеля. Определение перекрытия изоляции для произвольных напряжений и построения КОП. Расчет вероятности перекрытия изоляции. 14 Заключение Предложено выбирать оптимальный заземлитель на основе расчетов с опорой при применении уравнений электродинамики. Для более точного выбора заземлителя предлагается использовать упрощенные инженерные методики, позволяющие определять перекрытие изоляции для напряжений нестандартной формы, а также воспользоваться вероятностными данными о токах молнии. 15
