Исследования воздействия внешних электромагнитных полей на кабельные линии электротехнических систем

• Автор: Денисова, Алина Ренатовна
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 144 с. : ил.

ГЛАВА 1. ИСТОЧНИКИ ВНЕШНИХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ ДЛЯ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
1.1 Общие положения
1.2. Возможные источники помех, их основные типы и возможные диапазоны значений параметров
1.2.1. Коммутации высоковольтными выключателями и разъединителями
1.2.2. Воздействие тока короткого замыкания
1.2.3. Помехи промышленной частоты, создаваемые
силовым оборудованием
1.2.4. Импульсные помехи в результате разряда молнии
1.2.5. Электромагнитные поля радиочастотного диапазона '
1.3. Заключение
ГЛАВА 2. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ВОЗДЕЙСТВИЯ ВНЕШНИХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИСТОЧНИКОВ НА КАБЕЛЬНЫЕ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
2.1. Основные уравнения
2.2. Задачи внешней дифракции на проводящих объектах
2.2.1. Дифракция на цилиндрическом объекте
2.2.2. Дифракция на сферическом объекте
2.3. Анализ основных результатов и проблем
2.4. Заключение
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ВНЕШНИХ
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ НА КАБЕЛЬНЫЕ ЛИНИИ РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
3.1. Основные уравнения. Аналитические решения
3.2. Численное моделирование воздействия внешнего ЭМ поля на кабельные линии
3.2.1. Внутреннее поле дифракции в оболочках кабельной линии и центральной жиле
3.2.2. Генерация тока и напряжения в центральной жиле кабеля

3.2.3. Исследования вклада напряжений и токов, возбужденных внешним ЭМ полем в собственные напряжения и токи, передаваемые по кабелю
3.3. Заключение

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРОСТРОНЕНИЯ ВОЛН ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ, ИНДУЦИРОВАННЫХ ВНЕШНИМИ ИСТОЧНИКАМИ В ПРОВОДЯЩИХ ЛИНИЯХ
4.1. Основные уравнения
4.2. Линия с линейной нагрузкой
4.2.1. Аналитические решения для случая с нулевыми начальными
• условиями
4.2.2. Численное моделирование
4.3. Линия с нелинейной нагрузкой
4.3.1. Численное моделирование
4.4. Заключение
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ
I. Функции Бесселя целого порядка
II. Акт об использовании результатов диссертационной
работы при выполнении НИР
III. Акт о внедрении результатов диссертационной работы
на промышленном предприятии

Актуальность темы диссертации. Одной из важнейших задач при изучении воздействия ЭМ полей на различные структуры электротехнических систем является исследование стойкости силовых кабельных линий (КЛ) высокого и низкого напряжения, а также помехозащищенности информационных каналов систем управления энергетическими объектами по отношению к действию внешних электромагнитных излучений различного происхождения и оценка соответствующих токов и напряжений, наводимых этими излучениями в линиях. При этом под внешними понимаются излучения, генерируемые в широком диапазоне частот внешними по отношению к КЛ источниками самой разнообразной природы. В качестве таких источников, могут выступать различные элементы электротехнических систем, генерирующие ЭМ поля, например, близрас-положенные линии электропередачи, коммутационные устройства и токоограни-чители, приемники и преобразователи электрической энергии низкого и высокого напряжения, а также электрические молниевые разряды, различного рода мощные излучатели ЭМ энергии (например, мощные СВЧ-системы, радиопередатчики и локаторные системы), источники ионизирующего излучения и т.д.
Результаты измерений, выполненных рядом организаций, показывают, что даже при экранировании КЛ, значительно снижающего степень воздействие внешнего ЭМ поля, амплитуды наведенных напряжений в жилах КЛ таковы, что с ними приходится считаться, когда идет речь, например, о вопросах качества электрической энергии. Кроме того, проблема экранирования КЛ приобретает особую значимость при решении вопросов эффективной защиты информационных потоков в системах управления, связи и телекоммуникации, используемых на энергетических объектах. Таким образом, возникает необходимость оценивать степень воздействия внешних ЭМ полей, а также наводимых ими в экранах и жилах кабеля напряжений и токов на полезный сигнал в линии, а, следовательно, на показатели качества электрической энергии — для силовых
В области малых значений г (вблизи объекта, где г « К), применяя граничное условие г -> 0, запишем функцию Ес в виде произведения
ЕС =80/1(0/2 (а). (2.8)
где /5(г) - степенная функция, описывающая затухание волны при увеличении г; _/г(а) - некоторая функция, определяющая осциллирующее распределение вектора Ес «внутри» огибающей - степенной функции.
Поскольку в рассматриваемом диапазоне частот внешнего ЭМ поля
Рис. 2.9. Схема постановки задачи дифракции на цилиндрическом объекте:
А - точка, в которой вычисляется поле; К - цилиндрический объект
( / «Ю'-ИО4 Гц) & » 10-4 -ИСТ7 и, соответственно, (кг) « 1, то, чтобы удовлетворить условию (2.8), в качестве решения уравнения (2.6) следует выбрать функцию Ханкеля для малых значений аргумента [63, 67]:
Ev(r) = Hilkr) = (l/m)r(v)(kr/2yv (v * -1,-2,...). (2.9)
Уравнение (2.7) имеет решение
Ev (а) = Av exp (iva) + Bv (а) exp (-iva).
Параметр v - целый и, согласно (2.9), положителен.
Учитывая, что общее решение уравнения (2.5)