Название статьи:
Моделирование электромагнитных полей, создаваемых системой коротких токоведущих частей
Авторы: Закарюкин В.П., доктор технических наук, доцент, консультант, ООО «Smart grid», г. Иркутск, Российская Федерация,
zakar49@mail.ru,
Крюков А.В., доктор технических наук, профессор Иркутского государственного университета путей сообщения; профессор Иркутского национального исследовательского технического университета, Иркутский государственный университет путей сообщения; Иркутский национальный исследовательский технический университет, г. Иркутск, Российская Федерация,
and_kryukov@mail.ru В рубрике:
ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ
Год: 2021 Том: 3 Номер журнала: 2
Страницы: 145-163
Тип статьи: Научная статья
УДК: 621.311
Аннотация:
При формировании интеллектуальных электрических сетей особое внимание уделяется вопросам безопасности функционирования объектов электроэнергетики и снижению их негативного воздействия на персонал и окружающую среду. Один из важных факторов такого воздействия состоит в генерации на этих объектах значительных уровней напряженностей электромагнитных полей (ЭМП). В условиях цифровизации электроэнергетики для повышения электромагнитной безопасности обслуживающего персонала требуется разработка методов и средств цифрового моделирования ЭМП. Компьютерные модели, обеспечивающие адекватное определение ЭМП, создаваемых линиями электропередачи (ЛЭП), могут быть реализованы на базе методов и средств определения режимов электроэнергетических систем (ЭЭС) в фазных координатах, разработанных в Иркутском государственном университете путей сообщения. На первом этапе расчеты параметров ЭМП проводились на базе определения режима электроэнергетической системы без учета концевых эффектов многопроводных систем. Такой подход не позволял проводить анализ структуры ЭМП токоведущих частей небольшой протяженности, в частности, распределительных устройств электрических подстанций переменного тока.
В статье описаны результаты исследований в направлении разработки методов моделирования ЭМП коротких проводов при совместном расчете режима ЭЭС и напряженностей поля. Моделирование базировалось на следующих основных положениях: рассматриваемые объекты представляют собой отрезки тонких прямолинейных проводов, произвольно расположенных в пространстве; некоторые токоведущие части (например, кабели) могут располагаться под землей; размеры совокупности объектов должны быть ограничены для оперирования понятиями электрических цепей и уравнениями квазистационарной зоны; для частоты 50 Гц и значимых высших гармоник эти размеры не должны превышать первых сотен метров.
Разработанный метод моделирования ЭМП коротких проводов реализован в программном комплексе Fazonord.
Ключевые слова: электромагнитная безопасность, компьютерные модели, электромагнитное поле коротких проводов
Список цитируемой литературы: - Сидоров А.И. Электромагнитные поля вблизи электроустановок сверхвысокого напряжения / А.И. Сидоров, И.С. Окраинская. - Челябинск : Изд-во ЮУрГУ, 2008. - 204 с.
- Буякова Н.В. Электромагнитная безопасность в системах электроснабжения железных дорог: моделирование и управление / Н.В. Буякова, В.П. Закарюкин, А.В. Крюков. - Ангарск : Изд-во АнГТУ, 2018. - 382 с.
- Косарев А.Б. Основы электромагнитной безопасности систем электроснабжения ЖД транспорта / А.Б. Косарев, Б.И. Косарев. - Москва : Интекст, 2008. 480 с.
- Аполлонский С.М. Безопасность жизнедеятельности человека в электромагнитных полях / С.М. Аполлонский, Т.В. Каляда, Б.Е. Синдаловский. - Санкт-Петербург : Политехника, 2006. - 263 с.
- Аполлонский С.М. Расчеты электромагнитных полей / С.М. Аполлонский, А.Н. Горский. - Москва : Маршрут, 2006. - 992 с.
- Устинов А.А. Расчет электрических полей аналитическим методом по мгновенным значениям / А.А. Устинов // Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сибири / под ред. В.В. Федчишина. - Иркутск : Изд-во ИрГТУ, 2005. - С. 517-525.
- Альтернативные варианты обеспечения электромагнитной безопасности линий электропередачи / Н.Б. Рубцова, М.Ш. Мисриханов, В.Н. Седунов, А.Ю. Токарский // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - 2012. - Т. 14, № 5-3. - С. 839-845.
- Kircher R. Electromagnetic Fields Related to High Speed Transportation Systems / R. Kircher, J. Klühspies, R. Palka // Transportation Systems and Technology. - 2018. - No. 4 (2). - P. 152-166.
- Ogunsola A. Electromagnetic Compatibility in Railways / A. Ogunsola, A. Mariscotti. - London : Springer, 2013. - 529 p.
- Ogunsola A. Modelling Electromagnetic Fields Propagated from an AC Electrified Railway Using TLM / A. Ogunsola, U. Reggiani, L. Sandrolini // International Symposium on Electromagnetic Compatibility. EMC'09. - Kyoto, 2009. - P. 567-570.
- Sheilah F. Railway Electrification Systems & Engineering / F. Sheilah. - Delhi : White Word Publ., 2012. - 145 p.
- Закирова А.Р. Исследования электромагнитных полей на рабочих местах персонала, обслуживающего контактную сеть / А.Р. Закирова, Ж.М. Буканов // Вестник Уральского государственного университета путей сообщения. - 2016. - № 2 (30). - С. 73-83.
- Закирова А.Р. Защита электротехнического персонала от вредного воздействия электромагнитных полей / А.Р. Закирова. - Екатеринбург : Изд-во УрГУПС, 2018. - 171 с.
- Закарюкин В.П. Методы совместного моделирования систем тягового и внешнего электроснабжения железных дорог переменного тока : монография / В.П. Закарюкин, А.В. Крюков. - Иркутск : Изд-во Иркут. гос. ун-та путей сообщения, 2011. - 160 с.
- Carson J.R. Wave Propagation in Overhead Wires with Ground Return / J.R. Carson. // Bell System Technical Journal. - 1926. - No. 5. - P. 539-554.
- Костенко М.В. Волновые процессы и электрические помехи в многопроводных линиях высокого напряжения / М.В. Костенко, Л.С. Перельман, Ю.П. Шкарин. - Москва : Энергия, 1973. - 272 с.
- Расчет электрических полей устройств высокого напряжения / под ред. Е.С. Колечитского. - Москва : МЭИ, 2016. - 247 с.
- Блохин Ю.В. К расчету электростатических полей методом эквивалентных зарядов / Ю.В. Блохин, Э.Н. Журавлев, Э.Н. Ярославский // Электричество. - 1980. - № 2. - C. 26-31.
- Говорков В.А. Электрические и магнитные поля / В.А. Говорков. - Москва : Энергия, 1968. - 488 с.
- Зоммерфельд А. Электродинамика / А. Зоммерфельд. - Москва : Изд-во иностр. лит., 1958. - 502 с.
- Выгодский М.Я. Справочник по высшей математике / М.Я. Выгодский. - Москва : Астрель, 2006. - 991 с.
- Кац Р.А. Расчет электрического поля трехфазной линии электропередачи / Р.А. Кац, Л.С. Перельман // Электричество. - 1978. - № 4. - C. 16-19.