Полный текст

На сегодняшний день вопросам моделирования электрических полей проводников посвящено достаточно большое количество работ. Моделирование заряда методом кусочно-линейной функции применяется для анализа электрического поля на фазных проводниках и проводах заземления при воздействии тока молнии [1]. Рассматриваются различные факторы (рабочее напряжение, пиковый ток, и т.д.), влияющие на электрическое поле. Математическая модель электрического поля высоковольтной линии электропередачи приводится в работе [2-5]. Модель применима как для нормального режима работы линии, так и для случая обрыва фазового проводника. Расчетные данные сравниваются с фактическими измерениями на линии электропередачи на 400 кВ. В исследовании [6] проводится решение двумерной задачи определения напряженности электростатического поля линии электропередачи напряжением 35 кВ. Результаты численного исследования сравнивались с фактическими замерами напряженности. В работе [7-9] рассмотрены численные методы расчета электрического поля установок высокого напряжения. Проведены их анализ и сравнение. Численные методы расчета потенциала электрического поля рассматриваются в [10]. Задача решается двумя способами, результаты которых затем сравниваются. Эти способы основаны на функциях, реализованных в программе MathCAD. Задача расчета электрического поля линии электропередач со сближенными фазами рассматривается в исследовании [11]. Потенциал проводов определяется системой уравнений для напряжения с учетом их сдвига. Получены картины распределения электрического поля проводов в многопроводной линии при различных углах сдвига фаз. В источниках [12-14] приведена разработка методики построения распределения напряженности электрического поля вдоль высоковольтных линий электропередачи с одновременным учетом рельефа местности, температуры окружающей среды и погодных условий. Решение по представленной методике предлагается производить с помощью метода конечных элементов в программном пакете Ansys. Работа [15-18] посвящена анализу воздействия использования электромагнитной энергии на человека и окружающую среду. Приводится пример расчета потенциала и напряженности электрического поля высоковольтной воздушной линии. Рассчитанные данные позволят спрогнозировать значения напряженности электрического поля линий высокого напряжения и влияние этого поля на электрооборудование и живые существа. В рассмотренных литературных источниках не проводились исследования зависимости напряженности электрического поля проводов ЛЭП от параметров расщепления. Объектом исследования являлись провода типа АС [19] , расположенные на опоре ВЛ 500 кВ (рис. 1), как в работе [20]. Предметом исследования является электрическое поле фазы воздушной линии. Цель работы - исследование зависимости напряженности электрического поля от различных параметров. Для исследования зависимости напряженности электрического поля ВЛ от параметров расщепления решалось дифференциальное уравнение Пуассона в двухмерной постановке аналогично работе [20]. Рис. 1. Схематичное изображение области исследования При решении задачи были сделаны следующие допущения: 1) электрические и физические свойства материалов постоянны; 2) рассматривается неравномерность поверхности последнего повива провода; 3) исследуется одна фаза ВЛ; 4) не учитывается влияние опоры и оснастки ВЛ. Принимались следующие условия однозначности: на поверхности проводов задавалась величина потенциала 500 кВ, на поверхности земли задавался нулевой потенциал, на границе области исследования в бесконечном удалении задавался нулевой потенциал Для оценки влияния диаметра расщепления на напряженность электрического поля была рассмотрена одна фаза, расщепленная на 5 проводов АС 400(54). Число и сечение проводов оставались постоянными, изменялось расстояние между ними. Результаты расчетов представлены на рис. 2. Как видно из результатов (см. рис. 2), напряженность с изменением диаметра распорки меняется незначительно. С увеличением диаметра от 460 до 565 мм напряженность изменилась на 0,6 %, а с увеличением диаметра от 460 до 770 мм напряженность снизилась на 1,2 %. Следовательно, изменять напряженность варьированием диаметра распорки нецелесообразно. Рис. 2. Зависимость напряженности электрического поля от диаметра расщепления Далее рассмотрим зависимость напряженности электрического поля от числа проводов при фиксированных сечениях фазы (таблица). Наборы исследуемых проводов и напряженность электрического поля в зависимости от сечения фазы Сечение, мм2 Тип провода Набор проводов Eмах, кВ/м 1000 АС 330(43) 3´330 36,88 АС 240(32) 4´240 33,5 АС 200(11) 5´200 32,39 2000 АС 650(79) 3´650 28,64 АС 500(64) 4´500 26,36 АС 400(51) 5´400 23,84 3000 АС 1000(43) 3´1000 24,26 АС 750(51) 4´750 22,57 АС 600(72) 5´600 20,16 Для этого рассмотрим площади фазы 1000, 2000 и 3000 мм2. Данные сечения составлены из стандартных размеров проводов. Были рассчитаны значения максимальной напряженности для рассматриваемого набора проводов, формирующего определенное сечение фазы (см. таблицу). По полученным результатам (рис. 3, б) можно увидеть, что изменение сечения проводника значительно влияет на напряженность. Если сравнить сечение 1000 и 2000 мм2, то величина напряженности уменьшилась в среднем на 22 %, а при увеличении сечения с 1000 до 3000 мм2 напряженность упала на 35 %. Следовательно, наибольший эффект снижения напряженности дает увеличение площади сечения проводов фазы с 1000 до 2000 мм2. В случае разбиения фазы фиксированного сечения на 3, 4 и 5 проводов (рис. 3, а), напряженность уменьшилась на 8 % при увеличении числа проводов с 3 до 4, при изменении количества проводов в фазе с 3 до 5 напряженность снизилась на 15 %. S = 1000 мм2 S = 2000 мм2 S = 3000 мм2 а б Рис. 3. Зависимость напряженности электрического поля от: количества проводов (а), сечения фазы (б) Выводы: 1. Изменение диаметра распорки расщепления в целях снижения напряженности неэффективно. 2. Изменение напряженности от числа проводов расщепления носит линейный характер. При увеличении числа проводов в расщеплении на 1 шт. напряженность снижается в среднем на 8 %. 3. Зависимость напряженности от площади сечения проводов в фазе носит нелинейный характер. Наибольший эффект снижения напряженности дает увеличение площади сечения проводов фазы с 1000 до 2000 мм2.

Об авторах

Н. М Труфанова

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

К. В Бородулина

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

И. Я Дятлов

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Список литературы

Статистика

Просмотры

Аннотация - 23

PDF (Russian) - 12

Ссылки

• Ссылки не определены.