Влияние низкочастотного переменного магнитного поля на токораспределение в элементах главных цепей высоковольтных электрических аппаратов

Оглавление

• Асимметрия в распределениях плотности тока для несимметричных систем с двумя или тремя

фазами................................................................................................................................................ 19

5.1. Две фазы.................................................................................................................................. 19

5.2. Три фазы................................................................................................................................... 22

5.3. Выводы..................................................................................................................................... 23

• Исследование влияния низкочастотного переменного тока на распределения токов в

проводниках простой геометрической формы с учетом из взаимного влияния................................. 24

6.1. Исследование взаимного влияния прямоугольных шин........................................................... 24

6.1.1. Шины расположенные горизонтально............................................................................... 24

6.1.2. Шины расположенные вертикально.................................................................................. 26

6.1.3. Пакеты из двух шин расположенных горизонтально и вертикально.................................. 28

6.1.4. Изменения сдвига по фазе и амплитуды тока.................................................................... 29

6.2. Исследование взаимного влияния цилиндрических проводников........................................... 32

6.3. Исследование влияния металлической оболочки на распределение тока в проводниках....... 34

6.4. Выводы..................................................................................................................................... 36

• Исследование влияния низкочастотного переменного тока на распределения токов в

современных высоковольтных электрических аппаратах................................................................... 37

7.1. Коммутационный модуль №1.................................................................................................. 37

7.1.1. Геометрия.......................................................................................................................... 37

7.1.2. Сетка.................................................................................................................................. 38

7.1.3. Граничные условия............................................................................................................ 39

7.1.4. Решение и результаты....................................................................................................... 39

7.2. Коммутационный модуль №2.................................................................................................. 41

2

7.2.1. Геометрия.......................................................................................................................... 41

7.2.2. Сетка.................................................................................................................................. 42

7.2.3. Решение и результаты....................................................................................................... 42

7.3. Выводы..................................................................................................................................... 44

8. Выводы........................................................................................................................................ 45

9. Список литературы...................................................................................................................... 47

Приложение 1.................................................................................................................................... 48

Коэффициенты увеличения сопротивления для шин, использующихся в разных аппаратах........... 48
























































3

• Введение

Большинство современных высоковольтных аппаратов работают на переменном токе промышленной частоты (ПЧ), 50 или 60 Гц. Используется трехфазная система электроснабжения, токи в каждой из фаз сдвинуты относительно друг друга на фазный угол 120°.

От низкого к высокому напряжение преобразуется при помощи трансформаторов, что важно, т.к. большие напряжения выгодно передавать с точки зрения джоулевых потерь. При применении переменного тока имеются потери, связанные с электромагнитным излучением и скин-эффектом. Скин-эффект – это явление, при котором ток вытесняется на поверхность проводника, т.к. вихревые токи у оси проводника текут против направления основного тока, а у поверхности – в том же направлении, что и основной ток. В результате неравномерного распределения тока по сечению проводника увеличивается эффективное сопротивление, что приводит к дополнительному нагреву. Глубина, на которой плотность тока уменьшается в е раз, называется скин-слоем и зависит от электропроводности и магнитных свойств материала. Возникающее вокруг проводника переменное магнитное поле индуцирует токи в соседних металлических конструкциях. Явление взаимного влияния проводников друг на друга называется эффектом близости.

В данной работе исследуются современные высоковольтные аппараты, например вакуумные выключатели (ВВ), основные составляющие которых схематически представлены на рис. 1а, а также комплектные распределительные устройства (КРУ) куда ВВ встраиваются (рис. 1б).