ВВЕДЕНИЕ 6
Индукционные токи в опорах ВЛ 8
Негативное влияние индукционных токов 8
Существующие методы расчета индукционных токов 12
Расчет параметров электромагнитного поля в пакете Comsol 16
Аналитический расчет векторного магнитного потенциала 16
Расчет векторного магнитного потенциала в среде Comsol 19
Расчет индукционного тока в произвольном контуре 23
Понятие взаимной индуктивности 23
Расчет взаимной индуктивности 24
Расчет взаимной индуктивности в трехмерном исполнении 29
Расчет индуцированного тока во внутреннем соленоиде 31
Расчет тока в контуре произвольной формы 33
Охрана труда 36
Экономическая часть 42
Заключение 46
Список литературы 47
При передаче электроэнергии имеют место потери в линиях электропередачи и в элементах сети (трансформаторах, СК, БСК и т.д.) Например, потери непосредственно в самой линии, потери на корону, потери в изоляции кабелей, от токов утечки по изоляторам ВЛ и пр. Но есть один вид технологических потерь, до сих пор не учитывающийся в нормативных документах Российской Федерации. Это так называемые индукционные потери, которые появляются из-за индуктированных в элементах опор линии электропередачи токов, наводимых собственными электромагнитными полями токов в проводах линии.
Физика данного явления основана на законе электромагнитной индукции, который гласит: «при прохождении сквозь поверхность, ограниченную некоторым контуром переменного магнитного потока, в этом контуре индуцируется электродвижущая сила, равная отрицательному значению скорости изменения магнитного потока». При протекании по линии рабочего тока имеет место магнитное влияние фазного провода ВЛ на металлическую конструкцию опоры. Под действием магнитного поля в замкнутых контурах металлоконструкции опоры наводятся ЭДС взаимоиндукции, под действием которых в них протекают токи, вызывающие нагрев и, соответственно, потери.
Явление нагрева элементов конструкций опор было обнаружено случайно во время авиаинспекции ВЛ 500 кВ специалистами ОАО “Электросетьсервис ЕНЭС” [1]. Рассматриваемые потери на ВЛ 330 кВ и выше весьма существенны и проблема заключается в том, что в настоящее время в России они никак не контролируются, не нормируются и не принимается никаких мер по их снижению. Однако индукционные потери все же учитываются при рассмотрении контура грозозащитный трос опоры-земля. Но в линиях 110 и 220 кВ они достаточно малы, поэтому ими пренебрегают, а в сетях 330 кВ и выше применяется одностороннее заземление грозозащитных тросов, что аннулирует индукционные потери в нем.
Целью работы является изучение явления индукционных потерь в линиях электропередачи, анализ имеющихся исследований по этой теме, а также приблизительная оценка потерь применительно к участку реальной ЛЭП и формирования вывода на предмет значимости данного вида потерь.
Задачи работы: определить значение взаимной индуктивности между проводом линии и контуром в металлоконструкции опоры, рассчитать ток, наводимый в данном контуре, оценить возможные потери электроэнергии в условной линии электропередачи.
В ходе работы была рассмотрена проблема индукционных потерь в элементах конструкции воздушных линий электропередачи. Изучена общая физика явления и литература на тему индукционных токов, протекающих в элементах опор ВЛ.
Были освоены основы мультифизического моделирования в среде Comsol Multiphysics. В рамках изучения базовых возможностей пакета была создана модель для определения параметров электромагнитного поля в точке пространства. Затем смоделирована система из двух катушек в двухмерном и трехмерном исполнении в концентрической и компланарной конфигурации для определения взаимной индуктивности этих катушек и тока, наводимого во второй катушке током первой. Проведено сравнение полученных результатов с аналитическими расчетами для того, чтобы убедиться в достоверности создаваемых моделей.
В итоге создана модель, позволяющая рассчитывать индукционный ток в контуре произвольной формы. Направление дальнейшей работы - применение полученных наработок для создания модели расчета индукционных потерь в реальной опоре ВЛ.
