Naslov
Modeliranje uzemljivača s utjecajem izmjeničnog magnetskog polja
(Earthing grids modeling with alternating magnetic field influence)

Autori
Medić, Ivan

Vrsta, podvrsta i kategorija rada
Ocjenski radovi, doktorska disertacija

Fakultet
Fakultet elektrotehnike, strojarstva i brodogradnje

Mjesto
Split

Datum
12.11

Godina
1999

Stranica
201

Mentor
Vujević, Slavko

Ključne riječi
Uzemljivač; numeričko modeliranje; međuinduktivna spreka
(earthing grid; numerical modelling; inductive coupling)

Sažetak
U ovom radu je izložena teorijska podloga za točnije izračunavanje struja i potencijala duž velikih mrežastih uzemljivača ili uzemljivačkog sustava kao istrujnog polja uzemljivača u homogenom tlu. Ona uzima u obzir utjecaj harmonijske vremenske promjene izvora napajanja. Izračun je ograničen na niske frekvencije. U uvodnom poglavlju je istaknuta potreba za realističnijim i točnijim analiziranjem velikih uzemljivačkih sustava kao preduvjetom za optimalno i sigurno uzemljenje elektroenergetskih postrojenja. Za rješenje postavljene zadaće predlaže se razvoj nove metode i pristup problemu korištenjem teorije elektromagnetskih polja i teorije električnih krugova. Drugo poglavlje sadrži pregled i komentar nekoliko relevantnih metoda koje se danas primjenjuju u analizama tzv. neekvipotencijalnih uzemljivača za kvazistacionarne uvjete. Određivanje distribucije poprečnih struja odvoda i uzdužnih struja duž podzemnih golih vodiča kod svih navedenih metoda zasniva se na segmentaciji tih vodiča. Metode se bitno razlikuju međusobno prema načinu uključivanja u račun međusobnih impedancija segmenata i prema izrazu korištenom za određivanje vrijednosti impedancije. Treće poglavlje donosi općenite relacije za odzive horizontalnog i vertikalnog infinitezimalnog električnog dipola u beskonačnom homogenom vodljivom mediju. Odmah nakon toga su dane analogne relacije za dipol u donjem homogenom vodljivom poluprostoru sa zrakom (ili bilo kojim drugim sredstvom) kao gornjim medijem. Ove posljednje relacije, koje sadrže Sommerfeldove integrale, sasvim su općenite u okviru pretpostavki o tankoj žici i nisu frekventno ograničene. Četvrto poglavlje donosi anlitičke aproksimacije Sommerfeldovih integrala koje vrijede u određenom niskofrekventnom opsegu. Uz to, razvijeni su još jednostavniji analitički izrazi koji se mogu upotrijebiti kod izračunavanja međusobnih impedancija segmenata za kvazistacionarne uvjete. Oni međutim, uz određenu pogrešku, vrijede za ograničeni raspon udaljenosti između izvorne točke i točke promatranja. Granične udaljenosti su prikazane na dijagramima kao funkcije specifičnog električnog otpora tla uz zadanu postotnu pogrešku apsolutnog iznosa aproksimacije, a za frekvenciju 50 Hz. U poglavlju 5, navedene su i diskutirane definicije različitih međusobnih impedancija između dva tanka, cilindrična, konačno duga i neizolirana segmenta koji se nalaze u homogenoj vodljivoj neograničenoj sredini ili u vodljivom poluprostoru. Zbog promjenljivosti iznosa struje duž takvog segmenta, klasična definicija međusobne impedancije nije primjenljiva. Umjesto koncepta s općim (generaliziranim) međusobnim impedancijama, uvodi se koncept s odvojenim uzdužnim i poprečnim međusobnim impedancijama. One u svojim definicijskim izrazima koriste srednje vrijednosti struje odnosno potencijala segmenta, respektivno. U poglavlju 6, detaljno je prikazan razvoj matematičkog modela za izračunavanje distribucije potencijala i struja na mrežastom neekvipotencijalnom uzemljivaču ukopanom u homogenom vodljivom poluprostoru. U postupku rješavanja IDJ izmjeničnom elektromagnetskog polja sustava tankih vodiča, najprije je primijenjena matrična metoda s Galerkinovim postupkom i linearnom funkcijom aproksimacije uzdužne struje segmenta. Nakon toga je modificiran dobiveni sustav linearnih jednadžbi segmenata i uveden koncept uzdužnih i poprečnih međusobnih impedancija segmenata, opisan u poglavlju 5. Zatim je pronađena posebna matrična relacija koja, kod linearne aproksimacije struje, povezuje struje segmenata (uzdužne i poprečne) i struje čvorova, narinutih na sustav uzemljenja. Na kraju, ta matrična relacija omogućuje postavljanje sustava linearnih algebarskih jednadžbi s potencijalima čvorova kao jedinim nepoznanicama. Raspodjela struja po sustavu uzemljenja određuje se nakon što se odredi vektor napona čvorova koristeći matrične relacije teorije električnih krugova i posebni oblik matrice incidencije čvor-grana.Nakon određivanja poprečnih struja, moguće je izračunati potencijale na površini tla. Poglavlje 7 se odnosi na analitičke i numeričke postupke određivanja vrijednosti vlastitih impedancija segmenata kao i različitih vrsta međusobnih impedancija između dva pravocrtna segmenta vodiča uzemljivača. Poglavlje 8 donosi blok dijagram toka računalnog programa za izračun velikih mrežastih uzemljivača ili sustava uzemljenja. U poglavlju 9 su nekoliko karakterističnih primjera ilustrirane neke od mogućnosti koje pruža računalni program u analizama velikih uzemljivačkih sustava. Provedena je također usporedba nekih raspoloživih mjernih rezultata s rezultatima izračunatim različitim teorijskim modelima. U zaključku je istaknut znanstveni doprinos ovog rada, a također su dane neke općenite preporuke za izračun i projektiranje velikih uzemljivača.

Izvorni jezik
Hrvatski

Znanstvena područja
Elektrotehnika

POVEZANOST RADA