Details

Данная работа посвящена математическому моделированию процессов в нелинейном ограничителе перенапряжений с целью исследовать электротепловые процессы в ОПН при прохождении через него тока молнии. Предметом исследования является нелинейный ограничитель перенапряжений опорного исполнения на класс напряжений 220 кВ. В ходе работы были определены следующие задачи: 1. Изучение различных публикаций по темам: принципы работы ОПН, применение ОПН для защиты изоляции ВЛ, теория электрических перенапряжений; с целью получения знаний, достаточных для проведения исследования. 2. Разработка математической модели ОПН на основе оксидно-цинковых варисторов опорного исполнения на высшие классы напряжений (220 кВ) с полимерной изоляцией. 3. Проведение испытаний, удовлетворяющих нормативным требованиям и изучение тепловых режимов разработанного электрического аппарата. Исходя из результатов моделирования испытаний ОПН тремя видами испытательных импульсов стало понятно, что исследуемый защитный аппарат прошел испытания, не превышая значения наибольшего допустимого остающегося напряжения и ограничивает перенапряжения, не достигая при этом температур, способных привести к его выходу из строя. Помимо этого, была создана модель для расчета электростатической задачи: нахождение распределение напряженности электрического поля вокруг ОПН с целью определения эффективного расположения выравнивающих экранов.

This work is devoted to the mathematical modeling of processes in a nonlinear surge arrester in order to study electrothermal processes in the arrester when lightning current passes through it. The subject of the study is a nonlinear surge arrester of the station-type design for a voltage class of 220 kV. The following tasks were set during the course of the work: 1) Study of various publications on the topics: principles of surge arrester operation, use of surge arresters for overhead line insulation protection, and the theory of electrical overvoltages in order to gain knowledge sufficient to conduct the research. 2) Development of a mathematical model of a surge arrester based on zinc oxide varistors of station-type design for high voltage classes (220 kV) with polymer insulation. 3) Conducting tests that comply with regulatory requirements and studying the thermal regimes of the developed electrical device. Based on the results of the surge arrester testing using three types of test impulses, it was determined that the protective device passed the tests without exceeding the maximum allowable residual voltage and effectively limits overvoltages without reaching temperatures that could lead to its failure. In addition, a model was created for solving the electrostatic problem: determining the distribution of the electric field intensity around the surge arrester in order to identify the optimal placement of grading rings.

• 1.1 Нелинейные ограничители перенапряжений
  • 1.1.1. ОПН как разновидность разрядника
  • 1.1.2. Конструктивные особенности ОПН
  • 1.1.3. Основные технические параметры ОПН
  • 1.1.4. Варисторы
  • 1.1.5. Классификация ОПН
• 1.2 Перенапряжения в сети
  • 1.2.1. Классификация перенапряжений
  • 1.2.2. Грозовые перенапряжения и испытательные импульсы
• 1.3 Выводы по 1 разделу
• 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ОПН
  • 2.1 Расчёт ОПН
    • 2.1.1. Выбор параметров ОПН
    • 2.1.2. Выбор варисторов
  • 2.2 Математическая модель двух последовательно соединённых варисторов
    • 2.2.1. Построение геометрии
    • 2.2.2. Электрическая часть задачи
    • 2.2.3. Тепловая часть задачи
    • 2.2.4. Материалы, использованные при моделировании
    • 2.2.5. Построение геометрии ОПН
    • 2.2.6. Электрическая часть задачи
    • 2.2.7. Тепловая часть задачи
    • 2.2.8. Материалы, использованные при моделировании
    • 2.2.9. Моделирование электростатической задачи
• 3. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ
  • 3.1 Результаты моделирования упрощённой модели
  • 3.2 Результаты моделирования 2D нестационарной модели
  • 3.3 Результаты моделирования электростатической модели
    • СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ