Главная >> Применение >> Типовые примеры >>

Термостойкость открытого шинопровода

температура нагрева пакета шин, трёхфазное короткое замыкание

Пример подготовила Сысина Ульяна, УРФУ им. первого Президента России Б.Н. Ельцина, по заказу АО 'Группа СВЭЛ'

Тип задачи
Плоско-параллельная мультифизичная задача нестационарного магнитного поля и нестационарной теплопередачи.

Геометрия
Длина шинопровода L = 40 м;

Дано
Выходное напряжение трансформатора U = 10 кВ (линейное);
Частота f = 50 Гц;
Начальная температура шин T₀ = 39 °C;
Алюминий: электропроводность γ = 38 МСм/м; теплопроводность λ = 230 Вт/(К-м);
плотность ρ = 2710 кг/м³; теплоёмкость С = 900 Дж/(кг-К).

Задача:
Определить температуру нагрева пакета шин при трехфазном коротком замыкании в нагрузке. Предельная температура для алюминиевых проводников составляет T_max = 200°C [*].

Решение
Для моделирования трехфазного короткого замыкания в задачу вводятся три ключа. Ключ моделируется как физический блок модели с изменяемой во времени электропроводностью (ступенчатая функция). В момент времени t = 0.1 с электропроводность ключей увеличивается и случается короткое замыкание: γ(t) = 0.0001 + 10000000*step(t - 0.1).

После решения нестационарной магнитной задачи запускается расчет нестационарной тепловой задачи. Тепловая задача импортирует из магнитной задачи мощность тепловыделения для каждого расчетного момента времени.
Расчет идет с шагом по времени 0.002 с для точного моделирования синусоидальной формы токов. Конечное время счета выбрано равным 0.5 сек., с целью уменьшения размеров файлов. Оба этих временных параметра можно менять для достижения большей точности моделирования и исследования более затяжного процесса короткого замыкания.

Результаты:
Нижняя шина фазы В оказывается наиболее горячей. Скорость нарастания температуры составляет θ = 0.8°C/сек. Таким образом, предельное время работы в режиме короткого замыкания:
(T_max - T₀) / θ = (200-39)/0.8 = 201 cек.

Ссылки:
* ПУЭ, Глава 1.4. Выбор электрических аппаратов и проводников по условиям короткого замыкания.
Трехфазный шинопровод силового трансформатора.
Открытый шинопровод на напряжение 10 кВ.

• Скачать файлы задачи