Tytuł pozycji:
Elementy brzegowe i liniowe w analizie wybranych zagadnień EMC niskiej częstotliwości
Obiekty elektroenergetyczne, takie jak: linie przesyłowe WN, stacje elektro-energetyczne, rozdzielnie WN, elektrownie czy elektrociepłownie, generują w swoim otoczeniu pola elektromagnetyczne niskiej częstotliwości. Pola te oddziałują na organizmy żywe i elementy techniczne. W miejscach dostępnych dla ludzi, a także w miejscach usytuowania różnego rodzaju aparatury elektrycznej i elektronicznej, natężenia tych pól nie powinny przekraczać wartości określonych w obowiązujących przepisach. Duże znaczenie praktyczne ma umiejętność możliwie precyzyjnego obliczeniowego modelowania rozważanych tutaj pól. W pracy zaproponowano trójwymiarowe modele fizyczne oraz ukierunko-wane na zastosowanie metod całkowo-brzegowych modele matematyczne pól elektrycznych i magnetycznych niskiej częstotliwości generowanych przez obiekty elektroenergetyczne. W modelach tych uwzględniono obecność wielu typowych obiektów zniekształcających rozkłady pól w sąsiedztwie linii WN i na terenie stacji elektroenergetycznych, w tym ekranów elektrycznych, magnetycznych i elektromag-netycznych. Dokonano wyboru najbardziej odpowiedniej, zdaniem autora, metody numerycznej do analizy rozważanych zagadnień. Metoda ta polega na połączeniu pośredniego wariantu metody elementów brzegowych z wariantem metody ładunków symulowanych zwanym tutaj metodą elementów liniowych. Opracowano algorytmy oraz autorskie programy komputerowe bazujące na wyżej wspomnianej metodzie hybrydowej, które wyposażono we własne generatory siatek różnego rodzaju obiektów geometrycznych, w tym generatory kratownic słupów linii WN oraz bramek stacyjnych eksploatowanych w polskim systemie elektroenergetycznym. Na szczególną uwagę zasługuje opracowany przez autora program do analizy trójwymiarowych zagadnień wiroprądowych, wykorzystujący tak zwany model H -y. Warto tutaj wspomnieć, że numeryczne rozwiązywanie trójwymiaro-wych problemów wiroprądowych jest jednym z bardziej skomplikowanych zagad-nień obliczeniowych elektromagnetyzmu, zarówno ze względu na jego złożoność matematyczną, jak i na wymaganą dużą moc obliczeniową komputera. Przeprowadzono eksperymentalną weryfikację metod obliczeniowych i programów komputerowych, zarówno w warunkach laboratoryjnych, jak i w te-renie. Zaprezentowano wyniki przykładowych obliczeń dla różnych typowych konfi-guracji obiektów elektroenergetycznych, gdzie konieczne było zastosowanie trójwymiarowych modeli pól. Opracowane przez autora procedury obliczeniowe sukcesywnie implemen-towane są w komercyjnym pakiecie oprogramowania EMFA do analizy pól elek-trycznych i magnetycznych w sąsiedztwie obiektów elektroenergetycznych.
Power objects such as HV transmission lines, substations, power plants, and thermal-electric power stations generate in their surroundings electromagnetic fields of low frequency. These fields influence on living organisms and technical equipment. The strengths of the mentioned fields cannot exceed levels that are determined by ecological regulations and EMC standards. According to the above regulations these fields have to be estimated at the stage of object design. Appropriate computer programs are indispensable tools for this purpose. In the monograph 3D physical models and corresponding boundary-integral formulations of the electric and magnetic fields of power frequency generated by power objects have been proposed. In these models the presence of typical objects that disturb the field distribution are taken into account. Among others the electric, magnetic, and electromagnetic shields are considered. The most appropriate, in author's opinion, numerical technique for the solution of considered problems has been here proposed. This technique combines the indirect version of the boundary element method and a certain variant of the charge simulation method that is here named the line element method. The numerical algorithms and own computer programs based on the above-mentioned hybrid technique have been worked out. These programs are equipped with mesh generators of many objects such as HV tower trusses, transformer tanks, buildings, trees, etc. Particularly worth to mention is the author's own program for 3D analysis of eddy-current problems. It is well known that the numerical evaluation of 3D eddy-current fields is the complex task requiring the large computer memory and great CPU efficiency. The above program based on so called H - y field model enables to solve the electromagnetic shielding problems of complicated geometry. The correctness of the both applied numerical algorithms and worked out computer programs has been experimentally corroborated in the laboratory as well as in and around real power objects. The reported numerical procedures are successively implemented in the developed commercial software package EMFA for the assessment of electric and magnetic fields generated by power objects.
