E-book details

Praktyczne aspekty wykorzystania obliczeń, modelowania i symulacji w projektowaniu urządzeń kompleksowej ochrony odgromowej i przepięciowej

Praktyczne aspekty wykorzystania obliczeń, modelowania i symulacji w projektowaniu urządzeń kompleksowej ochrony odgromowej i przepięciowej

Konrad Sobolewski

Ebook

Niniejsza publikacja odnosi się do metod kompleksowej analizy urządzeń ochrony odgromowej i przepięciowej. Jest to tematyka, która z roku na rok nabiera coraz większego znaczenia w kontekście rozwoju technologicznego instalacji elektrycznych, jak również dołączonych do nich urządzeń elektrycznych i elektronicznych. Biorąc pod uwagę coraz większe znaczenie ciągłości dostaw energii elektrycznej dla codziennego funkcjonowania człowieka oraz społeczne uzależnienie od poprawnego działania wspierającej go w życiu codziennym elektroniki, kwestia optymalnego doboru środków ochrony jest sprawą kluczową, zapewniającą szeroko pojęte bezpieczeństwo. Przedstawione w monografii podejście techniczne, w odniesieniu do obowiązujących norm, jest swojego rodzaju próbą połączenia tych dwóch obszarów tematycznych, z wyraźnym akcentem na aspekt techniczny i praktyczne wykorzystanie możliwości obliczeń, modelowania i symulacji w codziennej praktyce inżynierskiej. W szczególności dotyczy to wykorzystania analiz na etapie oceny zagrożenia piorunowego oraz projektu urządzenia piorunochronnego.

1  Wprowadzenie 11

2  Zagrożenie piorunowe 21

2.1   Wprowadzenie 21

2.2   Fizyka wyładowań piorunowych  23

2.3   Zagrożenie piorunowe obiektów naziemnych  29

2.4   Zagrożenie piorunowe obiektów pływających 36

2.5   Zagrożenie piorunowe obiektów latających42

2.6   Podsumowanie 45

3  Ochrona odgromowa 47

3.1   Wprowadzenie 47

3.2   Koncepcja stref ochronnych 49

3.3   Normalizacja 51

3.4   Szacowanie ryzyka piorunowego 56

3.5   Zewnętrzne urządzenie piorunochronne 59

3.5.1  Maszty i zwody 60

3.5.2  Przewody odprowadzające 62

3.5.3  Uziemienie 63

3.6   Wewnętrzne urządzenie piorunochronne 65

3.6.1  Połączenia wyrównawcze 65

3.6.2  Urządzenia do ograniczania przepięć 65

3.6.3  Ekrany pola elektromagnetycznego 67

3.7   Podsumowanie 67

4  Obliczenia normatywne 69

4.1   Wprowadzenie 69

4.2   Obliczanie powierzchni zbierania 70

     4.3   Współczynnik położenia obiektu 74

4.4   Lokalizacja analizowanego obiektu 85

4.5   Współczynnik środowiskowy 89

4.6   Podsumowanie 91

5  Podstawy modelowania i symulacji 93

5.1   Wprowadzenie 93

5.2   Podstawowe definicje 94

5.3   Modelowanie polowe a obwodowe 97

5.4   Krótki opis środowiska MATLAB 100

5.5   Krótki opis środowiska ANSYS Multiphysics 102

5.6   MIS w ochronie odgromowej 103

5.6.1  Zwody, przewody odprowadzające 104

5.6.2  Uziomy 105

5.6.3  Napięcia indukowane 106

5.6.4  Ograniczniki przepięć108

5.7   Podsumowanie 109

6  Udar piorunowy 111

6.1   Wprowadzenie 111

6.2   Model źródła udaru piorunowego 123

6.2.1  Model obwodowy w środowisku MATLAB/Simulink  124

6.2.2  Model polowy w środowisku ANSYS/Maxwell 126

6.3   Podsumowanie 128

7  Linia elektroenergetyczna 131

7.1   Wprowadzenie 131

7.2   Metoda klasyczna 132

7.3   Model linii typu PI 137

7.4   Model rozproszony linii 140

7.5   Odbicia 142

7.6   Podsumowanie 144

8  Zewnętrzna instalacja odgromowa 147

8.1   Wprowadzenie 147

8.2   Model zewnętrznego LPS w środowisku MATLAB 148

8.2.1  Przykład MATLAB/Simulink 152

8.3   Model zewnętrznego LPS w środowisku ANSYS 161

8.4  Podsumowanie 168

9  Rozkład pola elektrycznego 171

9.1   Analiza prostych przypadków 176

9.2   Rozkład natężenia pola – MATLAB 179

9.3   Rozkład natężenia pola – ANSYS 180

9.4   Podsumowanie 182

10  Rozkład pola magnetycznego 185

10.1  Założenia - MATLAB 186

10.2  Podstawy teoretyczne 187

10.3  Model matematyczny 189

10.4  Właściwości obliczania pól 193

10.5 Analiza porównawcza prostych przypadków 195

10.6  Rozkład wokół LPS – MATLAB 196

10.6.1  Wpływ geometrii na rozkład pola 201

10.7  Rozkład pola wokół LPS – ANSYS 204

10.8  Podsumowanie 208

11  Napięcia indukowane 209

11.1  Wprowadzenie 209

11.2  Indukcyjność wzajemna 212

11.3  Indukcja pola magnetycznego 214

11.3.1  Obliczenia MATLAB 216

11.4  Obliczenia ANSYS 218

11.5 Obliczenie według normy 221

11.6 Obliczenia uproszczone 225

11.7 Podsumowanie 226

12  Uziemienie 229

12.1  Różne funkcje uziemienia 229

12.2 Właściwości gruntów 231

12.2.1  Pomiar rezystywności 235

12.3  Rozpływ prądu piorunowego w gruncie 244

12.3.1  Grunt wielowarstwowy 249

12.4  Substancje zmniejszające rezystywność gruntu 254

12.4.1  Obliczenia metodą analityczną 255

12.4.2  Symulacja w środowisku ANSYS 257

12.5  Podsumowanie 260

13  Ochrona przepięciowa 263

13.1  Podstawy zasad doboru i montażu SPD 264

13.2  Model ogranicznika warystorowego 266

13.2.1  Pomiary charakterystyki napięciowo-prądowej268

13.2.2  Model SurgeArrester 270

13.2.3  Model Varistor 274

13.2.4  Model VariableResistor 278

13.3  Model ogranicznika iskiernikowego 280

13.4  Podsumowanie 285

14  Podsumowanie 289

15  Załączniki 293

15.1 Dwuwarstwowy model gruntu 293

15.2 Rozkład pola magnetycznego 296

15.3 Napięcia indukowane  299

Bibliografia 301

  • Title: Praktyczne aspekty wykorzystania obliczeń, modelowania i symulacji w projektowaniu urządzeń kompleksowej ochrony odgromowej i przepięciowej
  • Author: Konrad Sobolewski
  • ISBN: 978-83-8156-750-3, 9788381567503
  • Date of issue: 2025-05-08
  • Format: Ebook
  • Item ID: e_4g7w
  • Publisher: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej