Проведены вычислительные эксперименты по исследованию длительных электромагнитных переходных процессов, сопровождающих однофазные замыкания на землю в воздушных электрических сетях напряжением 10 кВ. Рассмотрена картина протекающих процессов, позволяющая определить величины перенапряжений и бросков тока при замыкании фазы на землю, повторном зажигании и гашении дуги, горящей в месте замыкания. Исследованы факторы, влияющие на велечины перенапряжений и бросков тока.

Проанализированы условия работы электрических сетей 6 - 35 кВ и применяемые в них средства ограничения перенапряжений при однофазных замыканиях на землю. Переходные процессы при замыканиях на землю достаточно сложны, их качественные и количественные характеристики зависят от большого числа факторов, степень влияния которых исследована недостаточно. Необходимы поиски средств ограничения перенапряжений или их использование в комплексе. Решение этих вопросов представляется возможным на пути разработки полных моделей элементов электрических сетей и средств ограничения токов и напряжений, отражающих все основные влияющие факторы, на основании новых методов и средств расчета электромагнитных переходных процессов.

Разработана математическая модель электромагнитных переходных процессов на основе уравнений в фазных координатах и представления элементов трехфазными многополюсниками.

Приведены результаты математического моделирования однофазных замыканий на землю в кабельных сетях напряжением 6 кВ с различными режимами работы нейтрали. Приведены зависимости параметров сетей от величин активных и реактивных сопротивлений в нейтрали. Рекомендовано внедрение автоматических регуляторов на ДГР и корректировка действующих нормативных материалов по компенсации емкостного тока.

Представлены результаты исследований электромагнитных переходных процессов и эффективности применяемых средств ограничения емкостных токов и перенапряжений при однофазных замыканиях на землю в электрических сетях 6 - 10 кВ с различными режимами нейтрали.

Представлены математические модели воздушных линий различного конструктивного исполнения в фазных координатах и показана возможность их представления в унифицированной форме, что позволяет сократить разнообразие форм записи уравнений элементов сети и обеспечить алгоритмизацию формирования обобщенной базовой модели, не ограничивая ее возможностей.

Раскрыты переходные процессы в элементах электрических систем. Предложены расчеты периодической составляющей тока при трехфазных коротких замыканиях в сетях ВН. Изложены методы формирования систем уравнений электрической сети. Внимание уделено методам расчета несимметричных режимов. Детально рассмотрены схемы замещения для отдельных последовательностей. Рассмотрены отрицательные последствия режимов КЗ и меры их ограничения.

Рассмотрены методы математического моделирования элементов электрических систем, которые основаны на составлении систем дифференциальных уравнений и их решении методами численного интегрирования. Представлены дискретные уравнения электрических машин в системе координат d-q-0 и в системе фазных координат. Предложен алгоритм моделирования отдельных элементов электрических систем для разработки математической модели систем электроснабжения в переходных режимах.

Розглянуто ряд суттєвих особливостей СПЕ-кабелів, які впливають на тепловий режим як у робочому, так і в аварійному режимах в експлуатації, а саме: більші, ніж у традиційних маслом наповнених кабелів, значення площі перерізу жил і товщини ізоляції, що зумовлює суттєву залежність динаміки нагрівання від теплоємності жили і ізоляції для СПЕ-кабелів після включення; більша, ніж у традиційних маслом наповнених кабелів, допустима температура ізоляції (90 ℃); суттєва залежність теплопровідності і теплоємності поліетиленової ізоляції від температури; наявність елементів конструкції з високим питомим тепловим опором (до 50 ℃･ м/Вт), що суттєво змінює динаміку нагрівання СПЕ-кабелю, а отже його перевантажувальну здатність. Надано експериментальні дані щодо визначення різниці температури між елементами конструкції кабелів і навколишнім повітряним середовищем. Досліджено нагрівання кабелів зі зшитою поліетиленовою ізоляцією для трьох кабелів, розташованих в площині на різних відстанях один від одного. Встановлено, що температура ізоляції, прилеглої до жили, в режимі перевантаження зростає суттєво швидше, ніж температура ізоляції, прилеглої до екрану. Запропоновано використовувати адіабатний режим нагрівання кабелю струмом перевантаження, кратним номінальному, визначеному для окремого кабелю за гранично допустимої тривалої температури ізоляції, прилеглої до струмопровідної жили кабелю. Це забезпечує значне скорочення часу випробування за умов виробництва. Робота спрямована на створення методу визначення допустимого струму цих кабелів за конкретних умов експлуатації.

Показаны необходимость перехода к разработке моделей на основе уравнений в фазных координатах и возможности повышения эффективности таких разработок за счет использования неявных методов интегрирования, перехода на более высокий уровень декомпозиции и унификации разрабатываемых моделей.

Предложен метод математического моделирования систем энергоснабжения неявными методами в фазных переменных.

Традиционный подход к моделированию режимов работы электрических систем, основанный на представлении трехфазных систем однофазными эквивалентами, приводит к необходимости разработки большого количества узкоспециализированных моделей. Но на этом пути не может быть реализовано решение целого ряда актуальных задач с требуемой точностью. Альтернативный подход на основе представления элементов систем трехфазными многополюсниками позволяет повысить точность моделирования, расширить круг решаемых задач и ограничить количество требуемых моделей небольшим числом обобщенных, комплексных моделей.