Методика расчета и методы исследования высоковольтного оборудования на математических моделях для интеллектуальной электроэнергетической системы с активно - адаптивной сетью

Объект исследования - трансформаторы напряжения с разомкнутым магнитопроводом и высоковольтные кабельные линии (КЛ) с изоляцией из сшитого полиэтилена. Цель исследования - разработка методик моделирования и моделей трансформаторов напряжения с разомкнутым магнитопроводом, пояса Роговского и моделей высоковольтных КЛ с изоляцией из сшитого полиэтилена. Приведены разработанные методики расчета собственных и взаимных индуктивностей обмоток каскадов трансформатора напряжения (ТН), расчета токов и напряжений в обмотках ТН, совместного полевого и цепного расчета ТН. Представлены методы компенсации амплитудной и фазовой погрешностей ТН. Разработаны конструкции ТН с разомкнутым магнитопроводом, и проведен их сравнительный анализ по метрологическим характеристикам. Проанализированы антирезонансные свойства ТН с разомкнутым магнитопроводом. Созданы математические модели пояса Роговского. Разработаны и исследованы способы уменьшения погрешности измерения тока поясом Роговского. В отношении высоковольтных кабелей приведены математические модели электромагнитного и теплового полей в поперечном сечении кабеля и окружающего пространства на основе метода конечных элементов и аналитического решения уравнений Максвелла для переменного электромагнитного поля, а также уравнения теплопроводности Фурье для стационарного теплового поля. Обоснована адекватность моделей теплового и электромагнитного полей, построенных на основе метода конечных элементов. Получены частотные характеристики и матрица продольных сопротивлений проводящих элементов конструкции подводного бронированного кабеля, а также графики распределения температуры в сечении кабеля с одной проводящей оболочкой при различных токах в экране. С помощью полученных моделей выполнено исследование теплового поля трёхфазной подводной КЛ с изоляцией из СПЭ. Разработаны мультифизические модели для расчёта совмещённых электромагнитного и теплового полей в сечении КЛ с учётом схемы соединения токопроводящих элементов конструкции кабелей. Разработан быстродействующий математический алгоритм для расчёта температур жил однофазных кабелей, составляющих КЛ, в режиме реального времени. Выполнены физическое моделирование и экспериментальное исследование теплового поля осесимметричной конструкции высоковольтного кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена для проверки адекватности математического моделирования.