Подключение источников тока и напряжения

Программа содержит модели источников тока/напряжения двух типов. Это источник, включаемый между узлом и удаленной землей (моделирует молнию, КЗ) и источник, включаемый между двумя узлами. Для подключения к узлу источника между узлом и удаленной землей следует щелкнуть по узлу правой кнопкой. В открывшемся диалоговом окне нажать кнопку источника      и нажать «ОК». В открывшемся диалоговом окне источника установить вид источника (тока или напряжения) и форму тока (50 Гц, 400 Гц, однополярный или колебательный импульс).

Модели источников следует использовать в соответствие с таблицей 1.

Таблица 1. Источники тока и напряжения для моделирования воздействий на ЗУ.

Форма импульса	Источник тока	Источник напряжения
Синусоидальный 50 Гц	КЗ в силовых  цепях	Генератор 50 Гц имитирующий ток КЗ
Синусоидальный 400 Гц	Реальный объект отсутствует	Генератор 400 Гц имитирующий ток КЗ
Импульсный апериодический	Удар молнии	Генератор импульсный имитирующий ток молнии
Импульсный колебательный	Высокочастотные составляющие тока  КЗ	Генератор импульсный имитирующий высокочастотные составляющие тока КЗ

 

   Источник тока КЗ устанавливается в том узле ЗУ, к которому присоединен корпус аппарата, на котором произошло КЗ. Амплитуда тока КЗ должна быть задана заказчиком.

  Источник тока молнии устанавливается либо в том узле ЗУ, к которому присоединен молниеотвод, либо в узле воздушной конструкции, моделирующей молниеприемник (молниеотвод, портал, металлоконструкция здания). Параметры тока молнии задаются в соответствии со стандартами по согласованию с заказчиком. Ниже приведены стандартные параметры тока молнии установленные МЭК (Табл. 2-3).

Таблица 2. Параметры первого импульса тока молнии

Параметр тока	Уровень защиты
	I	II	III, IV
Максимум тока I, кА	200	150	100
Длительность фронта Т1, мкс	10	10	10
Время полуспада Т2, мкс	350	350	350
Заряд в импульсе Qсум*, Кл	100	75	50
Удельная энергия в импульсе W/R**, МДж/Ом	10	5.6	2.5

 

Таблица 3. Параметры последующего импульса тока молнии

Параметр тока	Уровень защиты
	I	II	III, IV
Максимум тока I, кА	50	37,5	25
Длительность фронта Т1, мкс	0,25	0,25	0,25
Время полуспада Т2, мкс	100	100	100
Средняя крутизна, кА/мкс	200	150	100

 

Принято, что при положительном значении амплитуды ток втекает в узел, а при отрицательном – вытекает из него.

Для установки источника между узлами следует выбрать пункт меню «Элементы / Источник между узлами» и соединить мышью соответствующие узлы. Параметры источника устанавливаются аналогично.

Параметры установленных источников можно просмотреть в окне подсказки, появляющемся при установке курсора мыши над этикеткой источника. Для изменения параметров источника следует дважды щелкнуть по его этикетке левой кнопкой. Для удаления источника щелкните по нему правой кнопкой.

Внимание! Физическая модель, реализованная в программе, имеет ограничение по применимости. При моделировании импульсных воздействий время нарастания тока источника должно быть не менее (100/r) мкс, где r - удельное сопротивление грунта (Ом·м). В противном случае погрешность расчета превысит 10%.

Просмотр собранной схемы

Пункт меню «Вид» / «3D» позволяет просмотреть собранную схему в 3-мерном виде. Шины и другие элементы изображаются при этом наборами точек, изображающих разбиение элементов схемы на расчетные элементы.

Установка параметров счета

  В большинстве случаев вполне приемлемы те параметры счета, которые программа назначает автоматически. Однако, эти установки могут быть изменены с помощью пункта меню «Параметры» / «Параметры счета» или кнопки

Увеличение количества расчетных элементов, на которые разбиваются шины, плоские и объемные тела позволяет сгладить скачки потенциалов из-за численных погрешностей.

Есть возможность увеличить число расчетных шагов по времени до1000. Такая необходимость возникает при расчете импульсных процессов в протяженных схемах, когда числа шагов по умолчанию (200) бывает недостаточно, чтобы вычислить амплитудные значения в удаленных от источника точках схемы. В обоих случаях время счета увеличивается.

Опция «Ускорение счета в режиме 50, 400 Гц» позволяет заметно сократить время расчёта одиночного КЗ и существенно – нескольких КЗ. При этом, однако, возможна дополнительная погрешность вычислений – около 5%.

Раздел «Расчетная сетка в грунте» позволяет увеличить (уменьшить) разрешение диаграмм распределения потенциалов, шаговых напряжений и напряжений прикосновения на поверхности грунта.

Опция «Учесть объекты, гальванически не связанные с источниками» позволяет вычислить потенциалы объектов, расположенных в грунте и не присоединенных к общей схеме.

Опция «Учесть коэффициент импульса» позволяет учесть уменьшение сопротивления растеканию заземлителя при протекании больших импульсных токов (за счет искрообразования в грунте).

Включение опции «Учесть зависимость магнитной проницаемости стали от тока» приводит к некоторому увеличению времени счета. При этом основные результаты расчета изменяются незначительно (на 1-2%).

Расчет параметров ЗУ

Пункт меню «Счет / Расчет ЗУ» и кнопка  позволяют рассчитать потенциалы в узлах и токи в ветвях схемы. Результаты расчета можно просмотреть следующим образом.

● На верхней панели окна, расположенной над главным меню, выводится сопротивление заземляющего устройства.

● Щелчок правой кнопкой по узлу схемы открывает диалоговое окно узла, в котором кнопка U(t) выводит график изменения во времени потенциала в узле.

● Щелчок левой кнопкой по этикетке шины открывает диалоговое окно шины, в котором кнопки I(t), U(t) выводят графики изменения во времени тока в шине и разности потенциалов между ее концами.

● Пункт меню «Результаты / Карта токов и потенциалов в схеме» и кнопка выводят карту распределения максимальных токов и потенциалов в элементах схемы.

● График разности потенциалов между двумя произвольными узлами схемы можно просмотреть используя элемент «Вольтметр». Для этого по окончанию счета следует выбрать этот элемент в пункте меню «Элементы схемы» (или кнопка  ). Соедините мышью два узла схемы так же как шиной и щелкните по вольтметру» левой кнопкой.

● Пункт меню «Диаграмма потенциалов на поверхности» и кнопка  выводят 2-х и 3-хмерные диаграммы распределения по поверхности земли потенциалов и шаговых напряжений.

● Кнопка  в правом нижнем углу рабочего поля активизирует «движки» на краях рабочего поля и пункт меню «Результаты / Диаграммы потенциалов в грунте». Эти элементы позволяют вывести распределение потенциалов в вертикальных сечениях грунта

● Пункт меню «Результаты / Карта напряжений прикосновения» и кнопка  выводят карту распределения напряжений прикосновения в узлах схемы.

● Пункт меню «Результаты / Диаграмма напряжений прикосновения» и кнопка выводят 2-х и 3-хмерные диаграммы распределения по поверхности земли напряжений прикосновения.

Примечания.

● Статическое сопротивление – это сопротивление ЗУ при условии, что все его элементы находятся под одним потенциалом (на практике это не возможно, т.к. существует падение потенциалов в шинах из-за протекания в них токов). Динамическое сопротивление – это реальное сопротивление ЗУ относительно точки подключения источника с учетом падения потенциалов в токоведущих элементах.

● При наличии только одного гармонического источника (50 Гц, 400 Гц) выводятся статическое и динамическое сопротивления ЗУ. В импульсном режиме выводится только динамическое сопротивление. Если источников несколько, или имеются источники между узлами, то динамическое сопротивление не выводится.

● Карты и диаграммы выводятся для той части схемы, которая находится в пределах текущего рабочего окна. Для просмотра карт и диаграмм другого участка схемы достаточно переместить рабочее окно на соответствующий участок схемы и вновь вывести карты (диаграммы). Повторять расчет при этом не требуется.

●Шаговые напряжения и напряжения прикосновения вычисляются с учетом сопротивления тела человека и сопротивления растеканию ступней. При расчете напряжений прикосновения может быть учтено наличие на поверхности грунта слоя с высоким удельным сопротивлением, например, подсыпки из гравия или асфальтовое покрытие. Для этого в пункте меню «Параметры» / «Параметры проекта» следует включить соответствующую опцию. Заново пересчитывать переходный процесс в этом случае не требуется. Достаточно повторить вывод диаграммы.