Unaprijeđeni numerički izračun elektromagnetskog polja elektroenergetskih vodova i postrojenja

Sažetak

U ovom je doktorskom radu razvijen unaprijeđeni kvazistatički elektromagnetski model za izračun niskofrekvencijskog elektromagnetskog polja elektroenergetskih vodova i postrojenja. Osnova razvijenog modela jest primjena tehnike konačnih elemenata na integralnu formulaciju problema u frekvencijskom području. Koristi se tankožičana aproksimacija cilindričnih segmenata vodiča. Za opis pasivnih vodljivih dijelova električnih postrojenja i stupova nadzemnih vodova razvijeni su prostorni 2D subparametrijski konačni elementi s proizvoljnim brojem čvorova za opis raspodjele plošne gustoće naboja po pojedinom konačnom elementu. U numeričkom je modelu pretpostavljeno da cilindrični segmenti aktivnih i pasivnih vodiča imaju konstantnu linijsku gustoću naboja, koji je matematički smješten u os vodiča. Problem singularnosti koji se javlja kod dvostruke integracije po prostornim 2D konačnim elementima riješen je tako što je razvijen napredni algoritam za dvostruku numeričku integraciju utemeljen na Gaussovoj numeričkoj integraciji. Razvijen je i algoritam za segmentiranje vodiča i stupova nadzemnih vodova na temelju osnovnih ulaznih podataka o njihovoj geometriji. Fazni vodiči i zaštitna užad nadzemnih elektroenergetskih vodova aproksimirani su skupom pravocrtnih cilindričnih segmenata, koji dovoljno točno aproksimiraju oblik lančanice. U račun je uzet i utjecaj pasivnih vodljivih dijelova elektroenergetskih vodova i postrojenja na raspodjelu jakosti električnog polja i magnetske indukcije. Utjecaj pasivnih vodljivih dijelova na raspodjelu magnetske indukcije računa se korištenjem skupa stvarnih i nadomjesnih strujnih kontura. Točnost razvijenog kvazistatičkog elektromagnetskog modela za izračun niskofrekvencijskog elektromagnetskog polja elektroenergetskih vodova i postrojenja potvrđena je usporedbom rezultata izračuna s rezultatima dobivenim pomoću drugih programskih paketa, s analitičkim rješenjima dostupnim u literaturi te s rezultatima mjerenja.

Tonći Modrić

Redoviti profesor | Katedra za električna postrojenja i sustave

Istraživač i redoviti profesor na Fakultetu elektrotehnike, strojarstva i brodogradnje u Splitu, s istraživačkim interesima usmjerenim na numeričko modeliranje, izračun električnog i magnetskog polja elektroenergetskih postrojenja i vodova te razvoj naprednih modela za interpretaciju geoelektričnog sondiranja tla. Dodatno se bavi analizom elektromagnetskih tranzijenata u sustavima s velikim udjelom obnovljivih izvora energije, koristeći tehniku konačnih elemenata.