Актуальность темы
В системах электроснабжения (СЭС) энергоемких промышленных предприятий нашли широкое применение мощные токопрово-ды, выполненные с помощью жестких шин или проводами больших сечений, например, А-600 [30, 37, 41, 42, 44, 45]. Вследствие значительных рабочих токов имеет место существенное электромагнитное влияние между отдельными токоведущими частями устройства [50]. Кроме того, часто используется совместная прокладка токопровода и технологических трубопроводов [44, 45], что приводит к усложнению распределения электромагнитного поля. Указанные факторы требуют создания методов и компьютерных технологий для моделирования режимов СЭС, включающих мощные токопроводы.
При формировании магистральных цеховых сетей, а также для питания мощных сварочных машин и электропечей применяются шинопроводы большого сечения, рассчитанные на токи 4000 А и более. Такие шинопроводы применяются на напряжениях до 1000 В и расстояния между токоведущими частями могут быть весьма небольшими, что приводит к резкому проявлению эффекта близости, увеличивающему активное сопротивление шины. Наиболее значительно этот эффект проявляется в электрических сетях повышенной частоты (до 10 000 Гц), применяемых для электроснабжения электротехнологических установок. Учет этого эффекта традиционными методами [41,50] связан с весьма сложными расчетами, мало приемлемыми в практике проектирования и эксплуатации систем электроснабжения (СЭС). Кроме того, традиционные методики моделирования основываются на рассмотрении шинопровода как локального объекта, вне его связей с питающей СЭС.
Наиболее распространенной формой сечения шин является прямоугольная. Даже при частоте 50 Гц вытеснение тока приводит к тому, что по краям шины плотность тока существенно превышает плотность тока в середине, что ведет к увеличению активного сопротивления переменному току. Это увеличение учитывается коэффициентом добавочных потерь. Возможности расчетов режимов электрических систем с подобными шинопроводами ограничиваются ввиду существенного изменения параметров шин из-за поверхностного эффекта и эффекта близости, зависящих как от взаимного расположения токоведущих частей, так и от токораспределения в шинном наборе.
Проблеме моделирования мощных токопроводов в ввиду ее важности для корректного определения режимов СЭС уделялось и уделяется пристальное внимание. Большой вклад в ее решение внесли Воронин В. Н., Демирчан К. С., Закарюкин В. П., Кияницына М. С., Крюков A.B., Кузнецов И. Ф., Куинджи В. Н., Львов А. П., Мукосеев Ю. Л., Овчаренко A.C., Попова В. Ф., Семчинов A.M., Смидович Г. П., Чальян K.M., Черниговский А. Ф., Юровская Э. Г. и др. [8, 11.25, 30, 32.37, 41, 42, 44, 45, 50, 53, 66.68]. Однако широкое внедрение компьютерных технологий для управления режимами СЭС настоятельно требует развития предложенных методов и подходов.
Цель диссертационной работы заключается в разработке методики моделирования режимов сложных систем электроснабжения, включающих в свой состав мощные токопроводы и шинопроводы, являющиеся элементами, имеющими значительные электромагнитные влияния между токоведущими частями.
Для реализации сформулированной цели в диссертационной работе решены следующие задачи:
• модифицированы методы формирования и решения уравнений установившегося режима расчета режимов СЭС в фазных координатах;
• предложен новый, системный подход к моделированию многоамперных токопроводов и шинопроводов, отличающийся тем, что предлагаемые модели могут непосредственно использоваться в задачах расчета установившихся режимов СЭС.
• разработана методики системного моделирования в фазных координатах гибких и жестких симметричных токопроводов, а также многоамперных шинопроводов промышленной и повышенной частоты;
• разработаны технологии моделирования СЭС, включающих в свой состав газоизолированные линии, одножильные кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), а также самонесущие изолированные провода.
Методы исследования рассмотренных в диссертации задач базируются на анализе математических моделей сложных электроэнергетических систем (ЭЭС) в фазных координатах, с использованием аппарата линейной алгебры, теории функций многих переменных, численных методов решения нелинейных уравнений большой размерности.
В качестве основного инструмента для проведения вычислительных экспериментов использовался разработанный в ИрГУПСе программный комплекс «РА20]ЮГШ», модифицированный с участием автора для решения сформулированных в диссертационном исследовании задач.
Научная новизна заключается в том, что в диссертационной работе впервые получены и выносятся на защиту следующие результаты.
1. Модифицированная форма записи уравнений установившегося режима ЭЭС для расчетов в фазных координатах.
2. Системный подход к моделированию многоамперных токопроводов и шинопроводов, отличающийся тем, что получаемые модели могут корректно учитывать эффект близости и непосредственно использоваться в задачах определения симметричных и несимметричных режимов ЭЭС и СЭС.
3. Новые модели шинопроводов с массивными шинами в виде наборов тонких проводов, позволяющие корректно решить задачу расчетов режимов в системах электроснабжения на частотах от 50 до 10 000 Гц.
4. Методики корректного моделирования современных газоизолированных линий электропередачи.
5. Методика моделирования современных многопроводных кабельных систем, выполненных на основе одножильных экранированных кабелей с СПЭ изоляцией.
6. Методика определения технической эффективности самонесущих изолированных проводов.
Достоверность и обоснованность полученных результатов подтверждена их сопоставлением с результатами с расчетов, проведенными на основе численного интегрирования уравнений электромагнитного поля, а также с данными, полученными в экспериментальных исследованиях.
Практическая значимость полученных научных результатов состоит в решении актуальных научно-технических задач, связанных с моделированием режимов современных СЭС, включающих элементы, имеющие значительные электромагнитные влияния между токоведущими частями, с учетом реального токораспределения и эффекта близости. На основе полученных в диссертации результатов возможно научно обоснованное решение следующих актуальных практических задач:
• расчет режимов в СЭС, включающих токопроводы и многоамперные шинопроводы, позволяющий корректно учитывать токораспределение, поверхностный эффект и эффект близости;
• определение режимов в системах электроснабжения с мощными токо-проводами на частотах от 50 до 10 000 Гц;
• компьютерное моделирование современных СЭС, включающих в свой состав газоизолированные линии электропередачи, самонесущие изолированные провода, многопроводные кабельные системы, выполненные на основе одножильных экранированных кабелей с СПЭ изоляцией,.
Реализация результатов работы. Основные результаты диссертационной работы в виде компьютерных моделей СЭС, практических рекомендаций по проектированию и эксплуатации систем электроснабжения, переданы в филиал «Южные электрические сети» ОАО «ИЭСК», а также в ООО «Централизованная энергоремонтная фирма», ООО «Энергостройконсалт», ООО «Энергия М». Материалы диссертации используются в учебном процессе в Иркутском государственном университете путей сообщения.
Апробация работы. Результаты, полученные на основе проведенных в диссертации исследований, докладывались и обсуждались на следующих научных конференциях: международная конференция «Энергетика и энергоэффективные технологии», Липецк, 2007; I межвузовская научная интернетконференция «Перспективы развития транспорта в XXI веке», Иркутск, 2008; всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы развития транспортного комплекса», Самара- 2008; всероссийская научно-практическая конференция «Научно-технические проблемы транспорта, промышленности и образования», Хабаровск, 2008; межвузовская научно-практическая конференция «Транспортная инфраструктура Сибирского региона», Иркутск, 2009; научно-практическая конференция «Проблемы развития железнодорожного транспорта», г. Красноярск, 2009 г.- XV Байкальская всероссийская конференция с международным участием «Информационные и математические технологии в науке и управлении», Иркутск-Байкал, 2010.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ, в том числе четыре статьи в рецензируемых журналах по списку ВАК. В работах с соавторами соискателю принадлежит от 30 до 50% результатов. Положения, составляющие новизну и выносимые на защиту, получены лично автором.
В первой главе рассмотрены теоретические основы расчета режимов СЭС в фазных координатах. Основное внимание уделено вопросам формирования и решения уравнений установившегося режима (УУР) [11.13, 15.19, 32]. Показано, что расчеты режимов принадлежат к числу задач, которые имеют большое значение при проектировании и эксплуатации СЭС.
В расчетах режимов обычно используются различные модификации метода узловых напряжений. При этом для каждого узла / из п узлов сети составляется одно комплексное или два действительных нелинейных уравнения. Наиболее распространенная методика расчетов несимметричных режимов трехфазных электрических систем основывается на методе симметричных составляющих, предложенном Фортескью и детально разработанном Вагнером и Эвансом. Этот метод применим в сетях, для которых можно найти сопротивления элементов для разных последовательностей и имеет ограниченное применение для ЭЭС, имеющих различные параметры по фазам. Основной причиной, резко ограничивающей возможности применения метода симметричных составляющих, является сильное усложнение схем замещения при росте числа несиммет-рий в ЭЭС. По этой же причине затруднена формализация метода для применения его в расчетных алгоритмах при реализации в программных средствах. Фактически метод работает только при расчетах режимов в симметричных трехфазных системах при одной — двух введенных несимметриях.
Наиболее эффективно задача расчета сложнонесимметричных режимов может быть решена на основе применения фазных координат. При их использовании ЭЭС может описываться трехлинейной схемой или представляться в виде компаунд-сети. В первом случае каждый трехфазный элемент задается тремя сопротивлениями с электромагнитными связями или соответствующими схемами замещения. Число узлов расчетной схемы по отношению к однолинейной сети при этом утраивается. Во втором случае трехфазная сеть рассматривается как однолинейная, в которой каждая ветвь представляется в виде матрицы размерности 3×3, а токи и напряжения — векторами размерности 3. Первый способ позволяет рассматривать любые многофазные элементы, например, линии электропередачи (ЛЭП) с тросами. При втором способе учет таких элементов существенно затрудняется.
Использование фазных координат целесообразно при необходимости учета различий в пофазных параметрах линии, для определения режимов комбинированных однофазных и трехфазных систем, для расчетов систем с особыми схемами соединений трансформаторов, а также при оценке взаимных электромагнитных влияний линий друг на друга.
Важнейшим моментом метода фазных координат является получение адекватных моделей элементов ЭЭС, таких, как воздушные и кабельные линии электропередачи, однофазные и трехфазные трансформаторы различных модификаций, асинхронные и синхронные машины. Другим важным обстоятельством является необходимость создания формализованного подхода к построению моделей элементов и схем, позволяющего перейти к разработке алгоритмов численной реализации и подготовке программных средств расчетов режимов, обладающих достаточно удобным пользовательским интерфейсом.
Наиболее эффективно задача расчета режимов СЭС с мощными токопро-водами может быть решена на основе применения фазных координат. Основную трудность при описании СЭС в фазных координатах создают элементы со взаимоиндуктивными связями, к которым относятся многопроводные линии и трансформаторы. В работах, выполненных в ИрГУПСе, предложен единый методологический подход к построению моделей таких элементов, отличающийся математической строгостью получаемых моделей, реализуемых решетчатыми схемами замещения в виде наборов КЬС-элементов, соединенных по схеме полного графа. На основе этого подхода в первой главе получены модифицированные уравнения установившегося режима, применимые для решения сформулированных в диссертации задач моделирования СЭС с мощными токопро-водами и многоамперными шинопроводами.
Кроме того, в первой главе предложен метод расчета токораспределе-ния в многопроводных статических элементах СЭС, к которым могут быть отнесены токопроводы и шинопроводы.
Вторая глава посвящена практическим приложениям разработанной методики моделирования несимметричных режимов с учетом взаимных электромагнитных влияний токоведущих частей.
В системах электроснабжения (СЭС) энергоемких промышленных предприятий нашли широкое применение как гибкие симметричные токопроводы, выполненные проводами больших сечений, например, А-600, так и жесткие симметричные токопроводы, выполненные шинами корытного профиля, например, 2(100×45×6). Вследствие значительных рабочих токов имеет место существенное электромагнитное влияние между отдельными токоведущими частями устройства. Кроме того, часто используется совместная прокладка токо-провода и технологических трубопроводов, что приводит к усложнению распределения электромагнитного поля. Указанные факторы требуют создания методов и компьютерных технологий для моделирования режимов СЭС, включающих мощные токопроводы.
Методы определения режимов СЭС, построенных на базе симметричных токопроводов, могут быть реализованы на основе фазных координат с использованием решетчатых схем замещения. На основе этих методов и алгоритмов в ИрГУПС разработан программный комплекс FAZONORD, позволяющий рассчитывать режимы СЭС с многопроводными линиями электропередачи (ЛЭП) различного конструктивного исполнения, включающими до 1000 проводов. Комплекс построен с использованием современных технологий визуального моделирования, что существенно повышает эффективность расчетов сложных систем электроснабжения. Следует отметить, что программный комплекс РА20М (Ж0 дает возможность достаточно точного учета влияния различных металлических конструкций, например трубопроводов, проложенных параллельно с ЛЭП. При этом трубопровод может быть смоделирован набором заземленных проводов.
В работе проведено моделирование симметричных и несимметричных режимов систем электроснабжения магистрального типа. Анализ полученных результатов позволяет сделать вывод о том, что при расчете режимов СЭС требуется учет взаимных электромагнитных влияний между токоведущими частями и заземленными конструкциями, который невозможно выполнить, используя традиционное однолинейное представление. Такой учет особенно актуален при определении несимметричных режимов. Следует отметить, что наличие заземленного трубопровода влияет на результаты расчета режима. При этом в симметричном режиме наличие заземленной магистрали увеличивает коэффициенты несимметрии по обратной последовательности к2и, а в режиме несимметричных нагрузок наблюдается противоположный эффект.
При формировании магистральных цеховых сеч’ей, а также для питания мощных сварочных машин и электропечей применяются шинопроводы большого сечения, рассчитанные на токи 4000 А и более. Такие шинопроводы применяются на напряжениях до 1000 В, расстояния между токоведущими частями весьма малы, что приводит к резкому проявлению эффекта близости, увеличивающему активное сопротивление шины. Учет этого эффекта традиционными методами связан с весьма сложными расчетами, мало приемлемыми в практике проектирования и эксплуатации систем электроснабжения (СЭС). Кроме того, методика, основывается на рассмотрении шинопровода как локального объекта, вне его связей с питающей СЭС. В диссертации предлагается новый, системный подход к моделированию шинопроводов, отличающийся тем, что предлагаемые модели непосредственно используются в задачах расчета установившихся режимов СЭС. На основании полученных результатов можно сделать следующие выводы:
• предложенный метод моделирования магистральных шинопроводов, выполненных из прямоугольных шин, отличается системным подходом и позволяет корректно учитывать поверхностный эффект и эффект близости. На основе моделирования возможно получение картины распределения токов по сечению шин и экрана.
• сравнение результатов моделирования с экспериментальными данными позволяет сделать вывод о приемлемости предлагаемого метода для решения практических задач расчета.
Разработанный метод моделирования многопроводных систем в фазных координатах позволяет решить задачу расчета режимов СЭС с шинопроводами на повышенной частоте без введения упрощающих допущений. Моделирование осуществлялось применительно к шинопроводу с шинами круглого сечения на повышенных частотах 500 и 2500 Гц. Анализ полученных результатов позволяет сделать следующие выводы.
1. Применение моделей токопроводов с массивными шинами в виде наборов тонких проводов позволяет корректно решить задачу расчетов режимов в системах электроснабжения с мощными токопроводами на частотах от 50 до 10 000 Гц. В отличии от известных подходов, имеющих локальный характер, предлагаемые модели обладают свойством системности, так как могут непосредственно применяться в задачах определения режимов сложных СЭС.
2. Результаты моделирования хорошо корреспондируются с данными, полученными в экспериментальных исследованиях поверхностного эффекта и эффекта близости.
3. Полученные результаты показывают неравномерность распределения плотностей тока по сечению круглых шин, резко проявляющуюся с ростом частоты.
На основе предложенной методики возможно моделирование газоизолированных линий (ГИЛ) [21.25, 33.36]. Трехфазные ГИЛ представляют собой кабельные линии, использующие для изоляции элегаз под давлением около 15 атм. Конструктивно они представляют собой три полых алюминиевых цилиндра — токопровода с толщиной стенок 10. 15 мм, с помощью изоляторов прикрепленные к стальной оболочке толщиной 8. 10 мм.
Полученные значения собственного сопротивления 2 Г, при расчетах программным комплексом ГАТЮМСЖХ) различаются от приведенных в цитируемой выше статье примерно на 1%, несколько больше отличия взаимных сопротивлений из-за влияния емкостей по отношению к земле. При расчетах выявлено, что параметры фазных токоведущих частей практически не влияют на взаимные сопротивления ГИЛ и незначительно сказываются на собственном сопротивлении фазы, а активные сопротивления эквивалентных проводов, моделирующих стальную трубу, существенно влияют на все параметры 2 Г, 2[12, 213.
В третьей главе описаны методики моделирования ЭЭС и СЭС, построенных с использованием одножильных СПЭ-кабелей, а также самонесущих изолированных проводов [14, 20]. Методика моделирования многопроводных систем решетчатыми схемами замещения, требует в качестве исходной позиции определения матрицы сопротивлений многопроводной системы с учетом взаимоиндуктивных и емкостных связей проводов. Вместе с тем задача моделирования широко используемых при создании современных систем электроснабжения одножильных экранированных кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена, которые обладают целым рядом эксплуатационных преимуществ по сравнению с традиционными конструкциями, осталась нерешенной. Для корректного моделирования СПЭ-кабелей необходимо учитывать следующие факторы:
• взаимоиндуктивные влияния жил и экранов кабелей;
• емкости экранов отдельных кабелей по отношению друг к другу и к земле;
• емкости жила-экран каждого кабеля.
Емкостями между жилами и экранами разных кабелей можно пренебречь ввиду их малости. Важным параметром кабеля является взаимная индуктивность между жилой кабеля и его экраномэтот параметр определяется либо из справочных данных, либо расчетным путем. Определение собственных индук-тивностей экранов целесообразно проводить на основе модели цилиндрического пустотелого проводника с корректировкой его внутренней индуктивности.
Контрольный расчет режима проведен для КЛ длиной в 1 км, состоящей л из трех кабелей сечением 120 мм, расположенных по сторонам равностороннего треугольника. Справочное значение сопротивления прямой последовательности для трех кабелей сечением 120 мм при заземленных с двух сторон экранах равно 0,253+]0,108 Ом/км. На основе предлагаемой методики моделирования СПЭкабелей получены следующие результаты:
Различие от справочного сопротивления прямой последовательности со.
• фаза, А .
• фаза В .
• фаза С .
• среднее.
0,249+у0Д20 Ом/км- .0,253+у0,102 Ом/км- 0,266+/0,113 Ом/км- ,.0,256+/0,112 Ом/км. ставляет 3.5%.
На основании полученных результатов можно сделать следующие выводы:
• предложена методика моделирования современных многопроводных кабельных систем, выполненных на основе одножильных экранированных кабелей с СПЭ изоляцией.
• моделирование режимов СЭС, выполненных на основе СПЭ-кабелей, показало применимость предложенной методики моделирования для решения практических задач, возникающих при проектировании и эксплуатации систем электроснабжения.
Самонесущие изолированные провода (СИП) являются сравнительно новым видом продукции, используемой для линий электропередачи низкого напряжения. СИП — это скрученные в жгут изолированные провода с изоляцией, выполненной из термопластичного или сшитого полиэтилена. На основе разработанных в диссертации моделей ЛЭП, построенных с использованием СИП, показано, что воздушная линия электропередачи низкого напряжения с самонесущими изолированными проводами (ВЛИ) обеспечивает заметное снижение потерь мощности (до 18%), напряжения (до 50%), а также коэффициентам несимметрии по с равнению с традиционной ЛЭП.
Асимметричное размещение фазных проводов может приводить (при больших токовых нагрузках) к заметной разности фазных напряжений на приемном конце ВЛИ. Моделирование показало, что за счет конструктивной асимметрии возможны следующие отрицательные эффекты на приемном конце ВЛИ:
• при нагрузке каждой фазы 41 кВ-А, соответствующей току 200 А, напряжение в фазе В снижается до уровня, не допустимого по ГОСТ 13 109–97;
• при нагрузке более 60 кВ-А коэффициент несимметрии по обратной последовательности выходит за нормативные пределы.
Избежать указанных затруднений можно на основе структурной транспозиции, которая может быть выполнена с помощью штатных соединителей для СИП.
В заключении отмечается, что на основании проведенных в диссертационной работе исследований получены следующие результаты:
• предложена модифицированная форма записи уравнений установившегося режима ЭЭС для расчетов в фазных координатах;
• разработан новый метод моделирования многоамперных шинопрово-дов, выполненных из прямоугольных или круглых шин. Метод отличается системным подходом к моделированию и позволяет корректно учитывать поверхностный эффект и эффект близости. На основе моделирования возможно получение картины распределения токов по сечению шин. Сравнение результатов моделирования с экспериментальными данными позволяет сделать вывод о приемлемости предлагаемого метода для решения практических задач расчета режимов в СЭС, включающих многоамперные шинопроводы;
• показано, что применение моделей токопроводов с массивными шинами в виде наборов тонких проводов позволяет корректно решить задачу расчетов режимов в системах электроснабжения с мощными токопроводами на частотах от 50 до 10 000 Гц. В отличии от известных подходов, имеющих локальный характер, предлагаемые модели обладают свойством системности, так как могут непосредственно применяться в задачах определения режимов сложных СЭС. Результаты моделирования хорошо корреспондируются с данными, полученными в экспериментальных исследованиях поверхностного эффекта и эффекта близости. Полученные результаты показывают неравномерность распределения плотностей тока по сечению круглых шин, резко проявляющуюся с ростом частоты;
• на основе компьютерного моделирования показано, что определение режимов систем электроснабжения энергоемких производств, построенных с использованием гибких симметричных токопроводов, возможно эффективно осуществлять на основе фазных координат с использованием современных компьютерных технологий;
• разработана методика корректного моделирования современных газоизолированных линий электропередачи, внедряемых на современном этапе в системы электроснабжения крупных мегаполисов. Сопоставление полученных результатов с расчетами, проведенными на основе численного интегрирования уравнений электромагнитного поля, показали высокую точность предлагаемой методики моделирования ГИЛ;
• с помощью компьютерного моделирования выявлено, что воздушная линия электропередачи с самонесущими изолированными проводами (ВЛИ) обеспечивает заметное снижение потерь мощности и напряжения по с равнению с традиционной ЛЭП. Применение ВЛИ в системах электроснабжения позволит получить значительный технико-экономический эффект;
• предложена методика моделирования современных многопроводных кабельных систем, выполненных на основе одножильных экранированных кабелей с СПЭ изоляцией. Моделирование режимов СЭС, выполненных на основе СПЭ-кабелей, показало применимость предложенной методики моделирования для решения практических задач, возникающих при проектировании и эксплуатации систем электроснабжения.
• показано, что линии электропередачи с горизонтальным расположением проводов обладают внутренней несимметрией даже при осуществлении полного цикла транспозиции. В связи с этим расчеты режимов систем, содержащих линии электропередачи с расщепленными проводами, при большом числе проводов в фазе необходимо производить с использованием решетчатых схем замещения ЛЭП, позволяющих, кроме того, анализировать токораспределение в проводах фаз с учетом конкретного режима. Применение симметричных составляющих приводит к большим погрешностям определения потерь в линиях из-за зависимости токораспределения в проводах фазы от конкретного режима.
• воздушная линия электропередачи низкого напряжения с самонесущими изолированными проводами обеспечивает заметное снижение потерь мощности (до 18%), напряжения (до 50%), а также коэффициентам несимметрии по с равнению с традиционной ЛЭП.
Основные результаты диссертационной работы в виде результатов компьютерного моделирования СЭС, практических рекомендаций по проектированию и эксплуатации систем электроснабжения, переданы в филиал «Южные электрические сети» ОАО «ИЭСК», а также в ООО «Централизованная энергоремонтная фирма», ООО «Энергостройконсалт», ООО «Энергия М». Материалы диссертации используются в учебном процессе в Иркутском государственном университете путей сообщения.
Автор благодарит за предоставленные научные консультации доктора технических наук, доцента Закарюкина В.П.
Основные результаты диссертационной работы в виде результатов компьютерного моделирования СЭС, практических рекомендаций по проектированию и эксплуатации систем электроснабжения, переданы в филиал «Южные электрические сети» ОАО «ИЭСК», а также в ООО «Централизованная энергоремонтная фирма», ООО «Энергостройконсалт», ООО «Энергия М». Материалы диссертации используются в учебном процессе в Иркутском государственном университете путей сообщения.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
.
На основании проведенных в диссертационной работе исследований получены следующие результаты:
• предложена модифицированная форма записи уравнений установившегося режима ЭЭС для расчетов в фазных координатах;
• разработан новый метод моделирования многоамперных шинопрово-дов, выполненных из прямоугольных или круглых шин. Метод отличается системным подходом к моделированию и позволяет корректно учитывать поверхностный эффект и эффект близости. На основе моделирования возможно получение картины распределения токов по сечению шин. Сравнение результатов моделирования с экспериментальными данными позволяет сделать вывод о приемлемости предлагаемого метода для решения практических задач расчета режимов в СЭС, включающих многоамперные шинопроводы;
• показано, что применение моделей токопроводов с массивными, шинами в виде наборов тонких проводов позволяет корректно решить задачу расчетов режимов в системах электроснабжения с мощными токопроводами на частотах от 50 до 10 000 Гц. В отличии от известных подходов, имеющих локальный характер, предлагаемые модели обладают свойством системности, так как могут непосредственно применяться в задачах определения режимов сложных СЭС. Результаты моделирования хорошо корреспондируются с данными, полученными в экспериментальных исследованиях поверхностного эффекта и эффекта близости. Полученные результаты показывают неравномерность распределения плотностей тока по сечению круглых шин, резко проявляющуюся с ростом частоты;
• на основе компьютерного моделирования показано, что определение режимов систем электроснабжения энергоемких производств, построенных с использованием гибких симметричных токопроводов, возможно эффективно осуществлять на основе фазных координат с использованием современных компьютерных технологий;
• разработана методика корректного моделирования современных газоизолированных линий электропередачи, внедряемых на современном этапе в системы электроснабжения крупных мегаполисов. Сопоставление полученных результатов с расчетами, проведенными на основе численного интегрирования уравнений электромагнитного поля, показали высокую точность предлагаемой методики моделирования ГИЛ;
• с помощью компьютерного моделирования выявлено, что воздушная линия электропередачи с самонесущими изолированными проводами (ВЛИ) обеспечивает заметное снижение потерь мощности и напряжения по с равнению с традиционной ЛЭП. Применение ВЛИ в системах электроснабжения позволит получить значительный технико-экономический эффект;
• предложена методика моделирования современных многопроводных кабельных систем, выполненных на основе одножильных экранированных кабелей с СПЭ изоляцией. Моделирование режимов СЭС, выполненных на основе СПЭ-кабелей, показало применимость предложенной методики моделирования для решения практических задач, возникающих при проектировании и эксплуатации систем электроснабжения.
• показано, что линии электропередачи с горизонтальным расположением проводов обладают внутренней несимметрией даже при осуществлении полного цикла транспозиции. В связи с этим расчеты режимов систем, содержащих линии электропередачи с расщепленными проводами, при большом числе проводов в фазе необходимо производить с использованием решетчатых схем замещения ЛЭП, позволяющих, кроме того, анализировать токораспределение в проводах фаз с учетом конкретного режима. Применение симметричных составляющих приводит к большим погрешностям определения потерь в линиях из-за зависимости токораспределения в проводах фазы от конкретного режима.
• воздушная линия электропередачи низкого напряжения с самонесущими изолированными проводами обеспечивает заметное снижение потерь мощности (до 18%), напряжения (до 50%), а также коэффициентам несимметрии по с равнению с традиционной ЛЭП.
