Приглашенный доклад на дне COMSOL в Санкт-Петербурге 2019.

Аннотация:
При проектировании линий электропередачи (ЛЭП) или электрооборудования распределительных сетей нужно учитывать риск возникновения дугового разряда, вызванного грозовым перенапряжением. В первом случае при прямом или дистанционном воздействии молнии на ЛЭП дуговой канал может сформироваться вдоль поверхности изолятора. В случае распределительных сетей (до 1000 В) дуга горит в искровом промежутке устройства защиты от импульсных перенапряжений. Для повышения уровня безопасности необходимо увеличивать эффективность средств молниезащиты, что подразумевает многочисленные испытания. Очевидно, что имитация грозового воздействия в лабораторных условиях является сложной технической задачей, а проведение тестов требует значительного времени и существенных инвестиций. В связи с этим становится актуальным метод численного эксперимента, который бы позволил заранее отсеивать малоэффективные решения, не прибегая каждый раз к натурному эксперименту.

Дуговой разряд, вызванный грозовым перенапряжением, характеризуется высокой температурой и давлением, что делает необходимым учитывать существенную сжимаемость среды и, как следствие, формирование ударного фронта, влияние силы Лоренца, нелинейную зависимость термодинамических и транспортных свойств плазмы от температуры и давления, турбулентность, перенос излучения, эрозию электродов и испарение стенки разрядной камеры. Поэтому рассматриваемую задачу следует считать существенно мультидисциплинарной, что обуславливает выбор среды моделирования в пользу COMSOL Multiphysics.

В данном докладе будут представлены некоторые результаты расчета электрической дуги отключения в приближении равновесной однотемпературной воздушной плазмы, описываемом уравнениями магнитной гидродинамики (МГД) с учётом переноса излучения без учета взаимодействия плазмы со стенкой и приэлектродных процессов.

свернуть