Исследование пространственно-временной структуры ЭМ полей, возбуждаемых в контактных системах высоковольтных электрических аппаратов

• Автор: Чураев, Рафаэль Равилевич
• Шифр специальности: 05.09.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 129 с. : ил.

Глава 1. КОНТАКТНЫЕ СИСТЕМЫ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ
1.1. Конструктивные особенности электрических аппаратов и их 16 щ контактных систем
1.1.1. Высоковольтные предохранители
1.1.2. Ограничители ударного тока
1.1.3. Выключатели высокого напряжения
1.2. Особенности физических процессов, происходящих
в контактных системах, при коммутации высоковольтными
электрическими аппаратами
1.2.1. Физические особенности дугового разряда
ф 1.2.2. Дуга переменного тока в условиях активной
деионизации. Отключение переменного тока
Глава 2. ОСНОВНЫЕ УРАВНЕНИЯ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ (ЭМ) ПОЛЕЙ. АНАЛИТИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ
2.1. Стационарное ЭМ поле контактной системы электрических аппаратов
» 2.2. Переменное ЭМ поле контактной системы электрических
аппаратов
Глава 3. ЧИСЛЕННЫЕ ПОДХОДЫ К МОДЕЛИРОВАНИЮ
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ
3.1. Методы моделирования стационарного электрического и магнитного полей в контактных системах электрических аппаратов

3.2. Методы моделирования переменных ЭМ полей в контактных
системах электрических аппаратов
Глава 4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭМ ПОЛЕЙ, ВОЗБУЖДАЕМЫХ В КОНТАКТНЫХ СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ
4.1. Стационарное ЭМ поле в контактной системе
4.2. Переменное ЭМ поле, возбуждаемое при коммутации
4.3. Анализ результатов моделирования. Практические рекомендации по решению проблем ЭМС и обеспечению стандартов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Литература

При решении проблем, связанных с надежностью функционирования и обеспечением электромагнитной совместимости (ЭМС) электротехнического оборудования, вопросы изучения структуры и пространственно-временных характеристик ЭМ полей, возбуждаемых и излучаемых в окружающую среду отдельными элементами электротехнических комплексов и систем во многом остаются открытыми [1 - 11]. Особенно это характерно для систем со сложной конфигурацией элементов, когда использовать соответствующий аналитический аппарат для получения конкретной информации по интенсивности и характеристикам ЭМ поля не представляется возможным. Актуальность такого рода задач обусловлена, кроме всего прочего, тем, что в последнее время в электроэнергетике в системах релейной защиты, режимной и противоаварий-ной автоматики электроустановок высокого напряжения всё активнее используется электронная аппаратура, которая весьма чувствительна к помехам [12 — 14], источниками которых являются, в частности, коммутации выключателей и разъединителей высокого напряжения [15, 16]. При этом также возникает необходимость решения задачи электромагнитного «сосуществования» электронных и электротехнических систем, т.е. обеспечение их ЭМС.
В качестве ЭМ помех может фигурировать практически любое электромагнитное явление в широком диапазоне частот, способное негативно влиять на работу аппаратуры.
В зависимости от источника ЭМ помехи можно разделить на естественные и искусственные [15]. Наиболее распространенной естественной ЭМ помехой является электромагнитный импульс при ударе молнии. Искусственные помехи можно разделить на создаваемые функциональными и нефункциональными источниками. Источник помехи является функциональным, если для него самого создаваемая ЭМ помеха является полезным сигналом.
В зависимости от среды распространения ЭМ помехи могут разделяться на индуктивные и кондуктивные. Индуктивными называются ЭМ помехи, рас-

Число уравнений в системе равно числу узлов сетки. Матрица коэффициентов имеет ленточный вид, так как большинство ее коэффициентов равно нулю. Отличны от нуля только диагональные и близдиагональные коэффициенты. При достаточно малом шаге пространственной сетки и как следствие большом количестве уравнений непосредственное численное решение системы весьма затруднительно, поэтому в этом случае наиболее удобным и простым является итерационный подход МКР к решению уравнений (2.5), (2.6) получивший название «метода релаксации» [40,62,67,69-72]. Суть его в следующем:
1. Вся область разбивается сеткой, в граничных узлах ячеек которой задаются соответствующие значения потенциала с учетом краевых условий (3.1) -(3.4).
2. Потенциал внутренних узлов ячеек, вначале, в общем случае произволен, -используем любое разумное начальное приближение.
3. Вычисляем в соответствии с разностной формой уравнения (2.5) или (2.6) для всех внутренних узлов ячеек новые значения ф путем усреднения по четырем соседним узлам ячеек.
4. Продолжаем итерационную процедуру п. 3 до тех пор, пока потенциал каждого внутреннего узла не будет меняться в пределах требуемой точности, т.е. будет выполнено условие:
|фг(х,у)-ф‘+1(х,у)|
5Ф = ! Щ ч (3-6)
Ф (*, У)
где бф - погрешность определения потенциала, ф'(х, у) и ф'*1 (х, у) — значения потенциала в точке М(х, у) на г и г +1 итерациях соответственно, е - точность определения ф(х, у)
5. Полученное в результате выполнения пп. 3, 4 распределение потенциала используется далее для вычисления на сетке составляющих напряженности электрического поля в соответствии с разностной формой уравнения
Е = -§габф