Исследование возникновения резонанса при воздействии динамических усилий на конструктивные элементы электроустановок

Рост уровней токов короткого замыкания в энергосистеме Республики Беларусь требует исследования параметров электродинамической стойкости основных конструктивных элементов электроустановок с гибкими проводниками. В режиме короткого замыкания по проводникам электроустановок протекают токи, в сотни раз превышающие токи рабочего режима. При взаимодействии магнитных полей, образованных этими токами, возникают значительные электромагнитные усилия, оказывающие разрушающее воздействие как на сами токоведущие части, так и на конструктивные элементы электроустановок: опорные изоляторы, коммутационные аппараты, измерительную аппаратуру.  Движение проводов в режиме короткого замыкания приводит к появлению в них существенных динамических нагрузок, которые, в свою очередь, передаются на порталы, опорные изоляторы и электрические аппараты. Актуальной проблемой является возникновение в основных конструктивных элементах недопустимых механических усилий, способных вызвать их разрушение. Так, анализ физико-механических параметров и геометрических размеров гибкой ошиновки распределительных устройств показывает, что нарушение условия электродинамической стойкости по тяжению маловероятно в силу высокой механической прочности применяемых сталеалюминевых проводов большого сечения. Вместе с тем ограничивающие пролет порталы, опорные изоляторы и другие электрические аппараты имеют значительно меньшие допустимые изгибающие нагрузки. При воздействии динамических  усилий проводники изгибаются и передают нагрузку на конструктивные элементы, которые обладают определенной упругостью. Таким образом, достоверное определение динамических нагрузок с учетом действующих на опорные конструкции токоведущих частей возможно лишь при постановке динамической задачи. В статье излагаются методы математического моделирования и вычислительного эксперимента для анализа параметров электродинамической стойкости основных конструктивных элементов, которые определяются с помощью коэффициентов, зависящих от собственных частот колебаний и характера изменения динамических усилий во времени. Для решения поставленных задач составлены математические модели, сформулированы краевые задачи расчета электродинамической стойкости конструктивных элементов с учетом вероятного совпадения частот вынужденных и собственных колебаний конструктивных элементов.

1. Правила устройства электроустановок. 7-е изд., перераб. и доп. М., 2007. 512 с.

2. Сергей, И. И. Динамика гибких проводов электроустановок энергосистем: теория и вычислительный эксперимент / И. И. Сергей. Минск, 2002. 324 л.

3. Долин, А. П. Открытые распределительные устройства с жесткой ошиновкой / А. П. Долин, Г. Ф. Шонгин. М.: Энергоатомиздат, 1988. 192 с.

4. Писаренко, Г. С. Колебания механических систем с учетом несовершенной упругости материала / Г. С. Писаренко. Киев: Наукова думка, 1970. 379 с.

5. Строительная механика / А. А. Поляков, Ф. Г. Лялина, Р. Г. Игнатов; под общ. ред. А. А. Полякова. Екатеринбург: УрФУ, 2014. 424 с.

6. Беляев, Н. М. Сопротивление материалов / Н. М. Беляев. М.: Наука, 1976. 607 с.

7. Программный комплекс ЛИРА-САПР–2013 / под ред. А. С. Городецкого. К.; М.: Электрон. изд., 2013. 376 с.

8. Сергей, И. И. Оценка эффективности устройства ограничения тяжений проводов при коротком замыкании / И. И. Сергей, Е. Г. Пономаренко, Я. В. Потачиц // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2017. Т. 60, № 4. С. 309–319. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2017-60-4-309-319.

9. Бладыко, Ю. B. Механический расчет гибких токопроводов при замене сосредоточенной нагрузки распределенной нагрузкой с учетом конструктивных элементов / Ю. B. Бладыко // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2018. Т. 61, № 3. 220–234. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2018-61-3-220-234.

10. Евстегнеева, А. С. Использование компьютерной программы Advanced Grapher как средство реализации принципа наглядности в процессе обучения математике / А. С. Евстегнеева // Молодой ученый. 2018. № 2. С. 108–112.

11. Романова, Л. Д. Интегральные преобразования / Л. Д. Романова, Т. А. Шаркунова, Т. В. Ели-сеева. Пенза: Изд-во ПГУ, 2015. 80 с.

12. Сергей, И. И. Динамика проводов электроустановок энергосистем при коротких замыканиях: теория и вычислительный эксперимент / И. И. Сергей, М. И. Стрелюк. Минск: ВУЗ-ЮНИТИ, 1999. 252 с.

13. Совершенствование методов расчета электродинамической стойкости электроустановок с гибкими проводниками с учетом влияния конструктивных элементов: отчет о НИР (заключит.) / БНТУ; рук. Е. Г. Пономаренко; исполн.: П. И. Климкович, А. Г. Баран, Я. В. Потачиц, А. А. Васильева, Е. К. Башаркевич, В. В. Журкевич. № ГР 20191009. Минск, 2020. 70 с.