Разработка мультикамерного разрядника с повышенной отключающей способностью тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Чусов Александр Николаевич

• Чусов Александр Николаевич
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Чусов Александр Николаевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Методы исследования и повышения отключающей способности мультикамерных разрядников

1.1 Методы молниезащиты линии электропередачи

1.2 Мультикамерные разрядники

1.3 Методы исследования процесса гашения дуги в мультикамерных

разрядниках

1.4 Выводы и постановка задачи

ГЛАВА 2. Разработка расчётной методики оценки отключающей способности мультикамерного разрядника

2.1 Моделирование разрядов, вызванных грозовым перенапряжением

2.2 Разработка математической модели разрядной камеры

2.3 Моделирование дугового разряда в искровом промежутке при протекании тока молнии

2.4 Моделирование дугового разряда в разрядной камере при протекании тока молнии

2.5 Моделирование гашения дуги в разрядной камере

2.6 Выводы по главе

ГЛАВА 3. Экспериментальные исследования гашения дуги в разрядной камере мультикамерного разрядника

3.1 Разработка методики экспериментальных исследований

3.2 Результаты высоковольтных измерений

3.3 Результаты измерений скорости истечения плазменной струи

3.4 Результаты измерений температуры плазменной струи

3.5 Выводы по главе

ГЛАВА 4. Результаты применения разработанной расчётной методики к повышению отключающей способности мультикамерных разрядников

4.1 Валидация математической модели разрядной камеры

4.2 Валидация расчётной методики

4.3 Расчёт оптимального объёма напорной камеры

4.4 Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования

Грозовые перенапряжения являются одной из основных причин отключения воздушных линий электропередачи (ВЛ) и повреждения оборудования [1]. Поиск эффективного и одновременно экономичного метода молниезащиты остаётся одной из наиболее актуальных проблем электроэнергетики. Традиционные методы молниезащиты, такие, как установка на линию грозозащитного троса [2] или нелинейного ограничителя напряжения (ОПН) [3], показали свою эффективность, однако были выявлены и их слабые стороны, в связи с чем в последние годы стали появляться альтернативные решения [4].

Разработкой новых устройств молниезащиты в разные годы занимались Подпоркин Г.В., Сиваев А.Д., Дж. Калб, Т. Чино, Ю. Чен, З. Ли, Я. Вэнг [5-9].

Одним из наиболее перспективных устройств является мультикамерный разрядник (РМК) [10], обладающий по сравнению с ОПН такими преимуществами, как более высокая устойчивость к прямым ударам молнии (ПУМ) и более низкая стоимость. РМК успешно и широко применяется для защиты ВЛ среднего класса напряжения (до 35 кВ включительно) в России и за рубежом, при этом их применение для защиты линий высокого класса напряжения 110 кВ и выше пока ограничено, что связано с принципом работы устройства. Подобно высоковольтному выключателю, осуществляет так называемое гашение в нуле (ГН) [11], то есть, ток короткого замыкания (КЗ) обрывается почти сразу после перехода через нулевое значение. При этом протекание тока КЗ через РМК вызывает эрозию электродов, и при достаточно больших значениях тока КЗ может приводить к снижению отключающей способности. Однако исследования последних лет показали, что при определённых условиях может быть реализован альтернативный режим работы

устройства - гашение в импульсе (ГИ), при котором время прерывания тока КЗ существенно снижено по сравнению с ГН и не превышает нескольких сотен микросекунд. В режиме ГИ эрозия оказывается незначительной и перестаёт быть принципиальным ограничивающим фактором. Позднее было обнаружено, что стабильно воспроизводимого перехода в режим ГИ можно добиться, подобрав нужным образом параметры конструкции РМК. Особенно эффективным для повышения отключающей способности оказалось применение дополнительной полости в разрядной камере - напорной камеры. К сожалению, совершенствование конструкции разрядной камеры исключительно экспериментальным методом оказалось трудоёмким, длительным и дорогостоящим процессом, в связи с чем возникла необходимость в применении численного моделирования. Данное диссертационное исследование направлено на разработку расчётной методики, применимой для оценки отключающей способности разрядников и её использования для повышения отключающей способности РМК, работающего на принципе ГИ, за счёт расчёта параметров напорной камеры.

Степень разработанности темы исследования

Важные результаты в области молниезащиты линий электропередачи получены Э.М. Базеляном, А.С. Гайворонским. Разработкой новых устройств молниезащиты в разные годы занимались Дж. Калб, Т. Чино, Т. Отака, Ю. Чен, З. Ли, Я. Вэнг [12-15].

В работах Г.В. Подпоркина и А.Д. Сиваева была впервые представлена концепция мультикамерного разрядника, сформулированы основные принципы их проектирования и испытаний. Дальнейшим развитием этих идей занимались В.Е. Пильщиков, Е.С. Калакутский, Е.Ю. Енькин.

В свою очередь исследователи В.Я. Фролов, Д.В. Иванов, Ю.В. Мурашов, Д, Урландт, Р. Козаков, М. Э. Пинчук, А.В. Будин, Нордборг Х., Фюкс Р., Мюрманн

М. проводили экспериментальные и теоретические исследования гашения дуги в разрядной камере мультикамерного разрядника. Несмотря на заметные в успехи в разработке математических моделей дугового разряда и полученное в ряде работ качественное согласие расчёта с опытом, а также наличие значительного количества экспериментальных данных, не было проведено систематической работы по валидации математической модели. При этом без внимания был оставлен вопрос о том, возможно ли с помощью моделирования выявлять зависимость эффективности гашения разрядной камеры от её конструктивных параметров.

Объект и предмет исследования

Объектом исследования является мультикамерный разрядник, работающий в режиме гашения дуги в импульсе.

Предмет исследования - процесс гашения импульсной дуги в разрядной камере мультикамерного разрядника.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка мультикамерного разрядника с повышенной отключающей способностью»

Цель работы

Разработка мультикамерного разрядника нового типа с повышенной отключающей способностью путём совершенствования конструкции разрядной камеры.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Разработать экспериментальную методику для измерения отключающей способности мультикамерных разрядников

2. Разработать экспериментальную методику для измерения характеристик разряда в разрядной камере

3. Разработать математическую модель разрядной камеры и провести её валидацию на основе экспериментальных данных, полученных с помощью разработанных ранее методик

4. Провести исследование зависимости эффективности гашения мультикамерного разрядника от параметров конструкции разрядной камеры с помощью численного и натурного экспериментов

5. Выработать технические рекомендации по улучшению конструкции разрядной камеры для повышения отключающей способности

Научная новизна

1. В рамках данной работы впервые были исследованы характеристики импульсной дуги в разрядной камере мультикамерного разрядника: проведены измерения падения напряжения, скорости истечения, распределения температуры в плазменной струе.

2. Разработанная на основе полученных данных о горении импульсной дуги математическая модель разрядной камеры позволила впервые в рамках численного моделирования рассмотреть процесс гашения импульсной дуги и воспроизвести переход из режима гашения в нуле в режим гашения в импульсе.

3. На основе полученной математической модели впервые разработана расчётная методика оценки эффективности технических решений по улучшению конструкции разрядной камеры.

Теоретическая значимость работы

1. Результаты диссертационного исследования показали, что существующие методы математического моделирования дуговых разрядов подходят для теоретического исследования импульсной дуги в мультикамерном разряднике.

2. Полученная математическая модель достаточно точно описывает динамику разряда на стадии протекания тока молнии, о чём говорит хорошее совпадение расчётного и измеренного падений напряжения.

3. Также модель позволяет описывать восстановление электрической прочности разрядной камеры, о чём говорит сопоставление теоретических и экспериментальных оценок отключающей способности.

Практическая значимость работы

1. Оценки параметров разряда, такие как скорость истечения газа и температура, улучшают понимание протекающих в мультикамерном разряднике процессов и должны учитываться при проектировании и подборе материалов для новых устройств.

2. Полученные в работе экспериментальные данные могут быть использованы для валидации новых, более точных математических моделей

3. Предложенная в работе расчётная методика оценки отключающей способности применяется при проектировании новых устройств.

Методология и методы исследования

Для выполнения поставленных задач в работе наряду с методами диагностики газовых разрядов и высоковольтных испытаний использовались методы численного моделирования.

Для измерения температуры применялся метод эмиссионной спектрометрии, измерения импульсного давления проводились с помощью пьезоэлектрического датчика. Теневая и высокоскоростная съёмка осуществлялись с помощью и высокоскоростной камеры, ПЗС камеры и теневого прибора. Ток измерялся высокоомным шунтом, напряжение ёмкостным делителем напряжения. Моделирование процесса дугогашения было выполнено в конечноэлементном программном комплексе Comsol Multiphysics.

Научные положения, выносимые на защиту

1. Математическая модель разрядной камеры мультикамерного разрядника, позволяющая исследовать процесс гашения дуги и оценивать

эффективность технических решений по совершенствованию конструкции устройства.

2. Методика экспериментальных исследований, позволившая провести валидацию математической модели.

3. Расчётная методика оценки отключающей способности мультикамерного разрядника.

4. Технические решения по улучшению конструкции разрядной камеры, полученные с помощью численного эксперимента.

Степень достоверности результатов работы

Все использовавшиеся в исследовании подходы к решению поставленных задач опирались на фундаментальные законы физики плазмы, газодинамики, термодинамики, электротехники и современные апробированные методики экспериментального и теоретического исследования электрофизических явлений.

Апробация результатов работы

Результаты исследования были представлены и обсуждались на:

1. Международной конференции по молниезащите ICLP2016 (Португалия, Эшторил, 2016 г.)

2. Международной конференции по молниезащите ICLP2021 (Шри-Ланка, Коломбо, 2021 г.)

3. Международной конференции по молниезащите ICLP2022 (ЮАР, Кейптаун, 2022 г.)

4. Российской конференции по молниезащите RCLP2016 (Россия, г.Санкт-Петербург, 2016 г.)

5. Российской конференции по молниезащите RCLP2018 (Россия, г.Санкт-Петербург, 2018 г.)

6. Российской конференции по молниезащите RCLP2022 (Россия, г.Санкт-Петербург, 2022 г.)

7. Азиатско-Тихоокеанской конференции по молниезащите APL2017 (Тайланд, Краби, 2017 г.)

8. Азиатско-Тихоокеанской конференции по молниезащите APL2019 (Китай, Гонконг, 2019 г.)

9. Конференции российских молодых исследователей в области электротехники и электроники: ElConRus-2023 (Россия, г.Санкт-Петербург, 2023 г.)

10. XXI Международной конференции Physics of Switching Arcs (Нове-Место-на-Мораве, 2015 г.)

11. XXII Международной конференции Physics of Switching Arcs (Нове-Место-на-Мораве, 2017 г.)

12. XXIII Международной конференции Physics of Switching Arcs (Нове-Место-на-Мораве, 2019 г.)

13. 22-ая Международной конференции Gas Discharge

14. XII научной конференции "Современные проблемы электрофизики и электрогидродинамики"

15. Международной конференции Comsol Conference 2017

16. Международной конференции Comsol Conference 2018

17. XXXI международной конференции "Уравнения состояния вещества".

Основные результаты по теме диссертации изложены в 14 научных работах,

опубликованных соискателем, в том числе в 3 публикациях в научных журналах категории К1 и К2 из Перечня ВАК и приравненных к ним, и в 7 публикациях, индексируемых в международных базах данных.

Диссертация выполнена в рамках исследований по государственному заданию Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (тема FSEG-2023-0012).

Личный вклад автора

Постановка цели и задачи исследования, определение проблематики исследования. Выполнение анализа научно-технической и справочной литературы по теме исследования. Создание математических моделей в среде COMSOL Multiphysics, планирование и проведение экспериментальных исследований. Обработка полученных данных, формулировка выводов. Подготовка публикаций и научных докладов, а также рукописи диссертации.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырёх глав и заключения, списка литературы из 68 наименований и 1 приложения. Работа изложена на 118 страницах машинописного текста, содержит 219 рисунков.

ГЛАВА 1. Методы исследования и повышения отключающей способности мультикамерных разрядников

Линии электропередачи (ЛЭП), представляя из себя высокую и протяжённую проводящую конструкцию, подвержены повышенному риски поражения молнией (см. Рис.1.1), причём представляют опасность не только прямое воздействие молнии, но и косвенное, вызванное попаданием в расположенный поблизости от линии объект [1]. Последствием грозового перенапряжения может стать перекрытие изолятора [2]. На Рис.1.2 изображён случай прямого попадания в провод: скачок напряжения на проводе может привести к пробою изоляционного промежутка и последующему формированию дуги короткого замыкания.

Рисунок 1.1 Линия электропередачи во время грозы

Рисунок 1.2 Перекрытие изолятора под действием грозового перенапряжения

В случае устойчивого горения дуги (см.Рис.1.3) должна сработать релейная защита и произойдёт автоматическое отключение линии.

Рисунок 1.3 Дуга короткого замыкания

Рисунок 1.4 Круговая диаграмма отключений ЛЭП Грозовые перенапряжения являются одной из наиболее распространённых причин отключения линии и может составлять до 15% от общего числа отключений (см.Рис.1.4). Устранение последствий аварийного отключения зачастую является сложным и дорогостоящим мероприятием, поэтому в случае высокой грозовой активности грозовые перенапряжения могут приводить к серьёзным убыткам. В связи с этим принимаются дполнительные меры по повышению грозоупорности ЛЭП.

1.1 Методы молниезащиты линии электропередачи

Традиционным мероприятием по молниезащите ЛЭП является установка грозозащитного троса (см. Рис. 1.5), представляющего их себя протяжённый молниеотвод, натянутый вдоль воздушной линии электропередачи над проводами. Установка грозозащитного троса позволяет снизить вероятность самой опасной ситуации, удара молнии в фазный провод, в сотни раз, повышая таким образом грозоупорность линии [4].

Рисунок 1.5 Возможные варианты

При этом в случае в случае удара молнии в сам грозозащитный трос или в опору (см. Рис.1.6) в связи с повышением напряжения на траверсе возможно перекрытие с заземлённой траверсы на провод, так называемое обратное перекрытие [5]. Вероятность такого перекрытия тем выше, чем выше сопротивление заземления, что может существенно снизить эффективность применения троса в случае некоторых грунтов.

Рисунок 1.6 Грозозащитный трос на ВЛ

Также важно заметить, что грозозащитный трос не устанавливается на линии напряжением ниже 20 кВ в силу слишком высокой стоимости такого решения. Так как применение троса не исключает возможности прорыва молнии к проводу и обратных перекртыий, для защиты ВЛ дополнительно используются специальные устройства для гашения дуги.

Первым устройством такого типа стал трубчатый разрядник (ТР) (см.Рис. 1.7, слева), позволяющий осуществлять гашение дуги тока сопровождающего тока за время меньшее времени срабатывания релейной защиты. ТР устанавливают параллельно линейной изоляции. Коснтруктивно ТР предсатвляет из себя устройство, состоящее из исрового промежутка внутри трубы из газогенерирующего материала, при этом искровой промежуток подбирают таким образом, чтоб его вольт-секундная лежала ниже вольт-секундной характеристики изолятора. Под воздействием грозового перенапряжение происхоит пробой исковго промежутка и на концах промежутка возникает дуга. Гашение дуги происходит в результате воздействия интенсивного продольного дутья, возникающего при испарении стенок разрядника в результате воздействия на них дуги, при переходе сопровождающего тока через нулевое значение. Длительность протекания сопровождающего тока не превышает двух периодов. Такой режим гашения ещё называют гашением в нуле (ГН), такой же принцип используется в комутационных аппаратах. При работе ТР происходит истечение ионизированного газа в виде факела длиной до 3.5 метров, что может приводить к междуфазным замыканиям.

Рисунок 1.7 Трубчатый разрядник

Для успешной работы разрядника необходима определённая интенсивность испарения стенок, поэтому должен существовать нижний предел амплитуды прерываемого тока короткого замыкания (КЗ). Также существует и верхний предел по току, так как избыточное давление, вызванное газогенерацией, может привести к повреждению разрядника.

К основным недостаткам разрядника стоит причислить наличие выхлопа и предельного отключаемого тока, при этом в силу простоты и низкой стоимости ТР до сих пор применяются для защиты подстанций и отдельных участков ЛЭП [6].

Следующим этапом в развитии средств молниезащиты является вентильный разрядник (ВР) (см. Рис. 1.8). Вентильный разрядник (ВР) состоит из последовательно соединённых системы последовательно соединённых искровых промежутков и нелинейного резистора из тирита [7].

Рисунок 1.8 Вентильный разрядник Приципиальная схема РВ приведена на Рис.1.9. Так же, как и ТР, ВР устанавлиевается паралелльно изолятору, при этом искровые промежутки так же подобраны таким образом, чтобы добиться более пологой вольт-секундной характеристики, чем у изоляции. Под действием имульсного напряжения происходит пробой искровых промежутков, в каждом из искровых промежутков разгорается дуга, совокупность таких дуг формирует проводящий путь для тока молнии и сопровождающего тока. Вольт-амперная характеристика нелинейного резистора (см. Рис.1.9) такова, что при нарастании тока его напряжение снижается вплоть до некоторого остаточного значения. Снижение сопротивления разрядника позволяет пропустить ток молнии, после чего через устройство продолжает течь только более слабый ток сети, который ограничивается нарастающим сопротивлением нелинейного резистора, в результате чего при переходе тока через ноль происходит гашение дуги. Заменой вентильных разрядников стали нелинейный ограничители перенапряжений (ОПН). На сегодняшний день ОПН является одним из наиболее распростарнённых решений для повышения грозоупорности ЛЭП.

Рисунок 1.9 Принципиальная схема вентильного разрядника

Изображения ОПН для защиты ЛЭП 6 кВ и 10 кВ приведены на Рис.1.10. Также как и в случае с ВР, основным эелементом конструкции ОПН является нелинейный элемент, однако, в отличие от ВР, конструкция ОПН не содержит искровых промежутков. В качестве нелинейного сопротивления в ОПН используются варисторы из оксида цинка, позволяющие эффективнее ограничивать перенапряжения в сравнении с ВР. Варисторы собраны в колонку и располагаются либо в полимерном корпусе, либо в стеклопластиковой трубе внутри фарфора. Принцип работы ОПН схож с принципом работы ВР и опирается на сильно нелинейную вольт-ампернуя хакркатеристику (см.Рис.1.11). В нормальном режиме работы под фазным напряжеием сети через ОПН потекает незначительный ёмкостной ток, составляющий доли миллиампера. Под действием грозового перенапряжения ток через варисторы возрастает, происходит переход в проводящий режим, снижая уровень перенапряжения до безопасного для линейно изоляции. После протекания тока молнии ОПН возвращается исходное состояние.

Рисунок 1.10 ОПН 6 кВ (слева) и 10 кВ (справа)

Предотвращение протекания тока сопровождающего тока и отказ от применения искровых промежутков были достигнуты засчёт более крутой вольт-амперной характеристики, добиться которой позволяет использование варисторов на основе оксида цинка [8].

Рисунок 1.11 Вольт-амперная характеристика ОПН

На сегодня разработаны варианты ОПН на все классы напряжений ЛЭП: на Рис.1.12 изображены ОПН для защиты линий 20 кВ и 35 кВ. ОПН, применяющиеся для защиты линий 110 кВ и 220 кВ, представлены на Рис.1.13. По большому счёту ОПН является универсальным решением, обладая при этом серьёзным технологическим преимуществом по сравению с ТР и ВР, однако есть и серьзные применение ОПН для защиты линий 6-10 кВ. ОПН успешно защищают от недостатки: в первую очередь это ограничение по энергоёмкости, что делает ОПН уязвимым к прямым ударам молнии в провод, что, например, затрудняет индуктированных перенпаряжений, однако разрушаются при прямых ударах. Улучшения ситуации можнодобиться, использую ОПН в кмобинации с грозозащитным тросом, однако такое решение является крацне дорогостоящим.

Рисунок 1.12 ОПН 20 кВ (слева) и 35 кВ (справа)

Более приемлемым решением стал длинно-искровой разрядник (РДИ), изображённый на Рис.1.14 [9]. РДИ применяются для защиты ВЛ 10 кВ с 1990-ого года, к 2015-ому году количество введённых в эксплуатацию РДИ достигло миллиона единиц. РДИ предназначен для защиты линий 6-10 кВ от индуктированных перенапряжений.

Рисунок 1.13 ОПН на 110 кВ и 220 кВ (слева), ОПН на ЛЭП

Рисунок 1.14 Слева - образец РДИ, справа - РДИ во время испытания

Конструктивно устройство состоит из металлической петли, покрытой слоем полиэтиленовой изоляции, концами петли разрядник с мощью зажима крепится к штырю изолятора на опоре (см. Рис.1.15). В средней части петли поверх изоляции прикреплена металлическая трубка.

Рисунок 1.15 Конструкция РДИ

Между трубкой и зажимом на одной стороне РДИ расположены промежуточные электроды, предназначенные для разбиения дугового канала на части для увеличения отключающей способности. Напротив металлической трубки ставится зажим для формирования искрового промежутка. Принцип действия РДИ основан на эффекте скользящего разряда, за счёт которого при грозовом перенапряжении обсепечивается значительная длина пути перекртия, что предотвращает переход импульсного разряда в дугу промышленной частоты [10]. Под воздействием грозовго напряжения происходит пробой воздушного искрового промежутка, напряжение прикладывается к изоляционному слою между трубкой и петлёй, что приводит к развитию скользящего разряда между промежуточными электродами. После перхода споровождающего тока через ноль происходит гашение дуги. Ключевым преимуществом РДИ является то, что дуга горит вне устройства, что позволяет избежать механических повреждеий устройства.

1.2 Мультикамерные разрядники

Мультикамерные разрядники (РМК) стали следующим этапом развития РДИ, позволивших осуществлять защиту ЛЭП от прямых ударов молнии. РМК для линий 20 кВ и 35 кВ изображены на Рис.1.16. Основным элементом конструкции РМК является мультикамерная система (МКС), состоящая из набора электродов, помещённых в профиль из силиконовой резины (см.Рис.1.17). Между электродами сформированы специальные разрядные полости - разрядные камеры (РК). Под воздействием грозового перенапряжения происходит последовательный пробой всех РК. Возникновение дугового разряда в каждой РК формирует путь тока. При протекании тока молнии в РК скачком вырастает давление, при этом на дуговой канал действует значительная сила Лоренца, что в совокупности приводит к интенсивному истечению плазмы. В результате происходит охлаждение дуговых

каналов во всех РК, рост общего сопротивления разрядника и, как итог, прерывание сопровождающего тока при переходе через ноль.

/

Рисунок 1.16 Мультикамерный разрядник: слева - для 20 кВ, справа - для 35 кВ

Например, защита ВЛ 6-35 от прямых ударов молнии возможна только, если величина сопровождающего тока не превышает 5 кА. К сожалению, ограничение по току короткого замыкания ограничивает область применения РМК. С этим пришлось столкнуться разработчикам изоляторов-разрядников мультикамерного типа (ИРМК). ИРМК представляет из себя изоляторы с установленной на них МКС и сочетает в себе свойства изолятора и разрядника, примеры ИРМК изображены на Рис.1.18. Были разработаны варианты ИРМК для защиты линий 110-220 кВ, к сожалению, пока не получившие широкого распространения в связи с описанными выше трудностями. Ограничение отключающей способности связано непосредственно с режимом гашения дуги (гашением в нуле) и имеет принципиальный характер.

Рисунок 1.17 Мультикамерная система: 1 - силиконовая резина, 2 - стальной

электрод, 3 - сопло, 4 - канал разряд

Рисунок 1.18 ИРМК: слева - на линии, справа - при срабатывании

Однако, в ходе исследований был обнаружен альтернативный режим гашения дуги, так называемое гашение в импульсе, для которого характерно практически полное отсутствие протекания сопровождающего тока. Для наглядности на Рис.1.19 приведено сравнение осциллограмм для двух разных режимов гашения - гашения в нуле (ГН) и гашения в импульсе (ГИ). В первом случае характерное время процесса гашения дуги по порядку величины составляет 10 мс (полупериод промышленной частоты), во втором случае, в силу того, что сопровождающий ток подавляется на начальном этапе, характерное время составляет несколько сотен микросекунд - по сути, время протекания тока молнии. Очевидно, что в режиме ГИ эрозия электродов становится незначительной, таким образом проблему ограничения по току короткого замыкания можно решить, разработав РМК, стабильно работающий в режиме ГИ.

Рисунок 1.19 Осциллограммы испытаний: слева - гашение в нуле, справа -

гашение в импульсе

Первым устройством, позволившим получить ГИ, стал полимерный изолятор-разрядник мультикамерного типа (ПИРМК). ПИРМК - это полимерный изолятор из силиконовй резины, дополненный МКС. ПИРМК собраны по модульной технологии: рёбра с МКС установлены на стеклопластиковый стержень [11]. Отдельное ребро ПИРМК и полный образец на траверсе изображены на Рис.1.20. Ключевым отличием ПИРМК от более ранних форм РМК является особенная конструкция РК: разрядная полость дополнена специальным соплом для формирования струи, для повышения механической прочности камера усилена армирующим элементом в виде стеклопластиковой трубки. Составные электроды состоят из вложенных трубок: внешняя трубка выплнена из меди для повышения эффективности теплоотвода, а внутренняя, на которую непосредственно "опирается" разряд, выполнена из вольфрама, который был выбран в связи с его высокой эрозионной стойкостью.

Рисунок 1.20 Прототип мультикамерного разрядника, работающего в режиме

гашения в импульсе

Дальнейшие исследования показали, что эффективность гашения ПИРМК существенно зависит от параметров конструкции камеры. Например, важную роль могут играть дополнительные воздушные полости в электродах. На Рис.1.21 приведены две конструкции РК: слева изображён более ранний вариант с цельными электродами, справа - ране расмотренная конструкция с полыми электродами. Испытания прототипов ПИРМК на основе этих двух типов РК, проводившиеся при воздействии импульса тока монии 3 кА, показали существенную разницу - отключающая способность камер с полыми электродами превысила отключающую способность камер с цельными электродами в 2 раза [12].

армирующии элемент

Рисунок 1.21 Прототип мультикамерного разрядника, работающего в режиме

гашения в импульсе

Рисунок 1.22. Два варианта конструкции разрядной камеры

Предполагается, что такое существенное повышение эффективности гашения связано с эффектом обратного дутья, аналогичным тому, что наблюдается в работе высоковольтных выключателей [13]: при протекании тока молнии появляется значительная разность давления между областью горения дуги и электродными полостями, что приводит к перетеканию газа из центральной

области РК в электродные полости. Позднее, после окончания тока молнии, ситуация меняется на противоположную: давление в электродных полостях оказывается больше центрального, так как в центральной области сформировалось разрежение в связи с активным истечением газа через сопло в открытую среду. В результате начинается обратное течение газа в направлении искрового промежутка, что способствует охлаждению и росту давления газа в этой области. Совокупность этих факторов приовдит к восстановлению электрической прочности РК и прерыванию сопровождающего тока на раннем этапе.

Рисунок 1.21. Варианты конструкции разрядной камеры

Таким образом задачу разработки устройства, осуществляющего ГИ, можно свести к определению параметров конструкции РК, позволяющих добиться наибольшей отключающей способности. При этом количество параметров может быть достаточно велико: помимо размеров электродной полости, которую также называют напорной камерой, может меняться форма и размер сопла, электродов, межэлектродное расстояние и др. Решение такой задачи исключительно эмпирическими методами затруднительно в виду трудоёмкости испытаний и высокой стоимости производства образцов. Данное диссертационное исследование посвящено поиску дополнительных методов исследования, позволящих ускорить процесс разработки новых разрядников.

1.3 Методы исследования процесса гашения дуги в мультикамерном разряднике

Ключевой характеристикой разрядников является отключающая способность, то есть, величина прерываемого тока короткого замыкания. Для измерения отключающей способности используется гибридная схема, состоящая из генератора импульсов напряжения (ГИН), моделирующего молниевое воздействие, и колебательного контура (КК), моделирующего воздействие тока сети (см.Рис.1.22). Испытания РМК проводятся в специальной высоковольтной лаборатории (см.Рис.1.23, слева). На Рис.123, справа представлена принципиальная схема установки ГИН-300К, на которой и проводятся испытания всех устройств. Как видно из схемы, установка состоит из блоков - ГИН (сверху) и КК (снизу). При срабатывании ГИН напряжение на выходе достигает 300 кВ. Под действием этого напряжения одновременно происходит срабатывание разрядника и пробой шарового разрядника КК, после чего через образовавшийся проводящий канал разряжаются ГИН и коненсаторная батарея КК.

Рисунок 1.22 Принципиальная схема экспериментальной установки

Рисунок 1.23 Слева -высоковольтная лаборатория, справа - схема установки

ГИН300К

ГИН формирует импульс тока с пиковым значением до 30 кА и формой 8 /50 мкс, амплитуда сопровождающего тока не превышает 10 кА. Примеры осциллограмм, записанных при проведении испытаний, приведены на Рис. 1.24, Рис.1.25, Рис.1.26., Рис.1.27. В данном случае испытывался разрядник, расчитанный на защиту ВЛ от индуктированных перенапряжений, такие

устройства гасят дугу в нуле, поэтому на осциллограме можно видеть протекание полупериода сопровождающего тока длительностью от 5 до 11 мс. При этом напряжение практически не менятеся, преобретает форму "ступеньки", высота которой - остаточное напряжение, определяемое сопротивлением разрядника. В случае прерывания тока в нуле происходит переходный процесс, сопровождающийся высокочастотными колебаниями напряжения, к разряднику прикладывается перходное восстанавливающееся напряжение (ПВН). В случае успешного восстановления электрической прочности разрядника происходит также и восстановение формы напряжения. На Рис.1.24 и Рис.1.25 импульс тока имеет отрицательную полярность, что наблюдается в 90% случаев грозовых разрядов [14]. В то же время ток промышленной частоты может быть как положительным (Рис.1.24), так и отрицательным (Рис.1.25), что позволяет учесть влияние фазы колебаний напряжения промышленной частоты на гашение. На Рис.1.26 представлена осциллограма гашения в импульсе: ток сети отсутсвует, восстановление напряжения начинается практически сразу после протекания тока молнии. Наконец, на Рис.1.27 представлен случай негашения: после перехода тока через ноль происходит нарастание напряжения, приводящее к повторному пробою и протеканию второй полуволны тока сети. Каждая осциллограмма дополнена информацией о форме и пиковом значении импульса тока молнии, зарядным напряжением КК, полярностью и др. Помимо тока и напряжения представляют также интерес физические параметры разряда в РК, такие как темпертаура, давление, скорость истечения и пр.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Чусов Александр Николаевич, 2025 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. М.Э. Пинчук, А.В. Будин, И.И. Кумкова, А.Н. Чусов Исследование энерговыделения в разрядной камере мультикамерной системы молниезащиты// Письма в журнал технической физики, т.42, н.8, стр.10-17(2016)

2. В.Я. Фролов, Д.В. Иванов, А.Д. Сиваев, А.Н. Чусов, А.С. Чистяков, А.А. Рогожина Математическая модель дугогашения в соседних камерах молниезащитного мультикамерного разрядника РМКЭ-10 // Электричество №7(2022).

3. Chusov, A. A., Podporkin G.V., Pinchuk M.E., Ivanov D.V., Murashov I.V., Frolov V.Ya. Development of a physical 2-D model for arc quenching chamber of lightning protection multichamber systems // 33rd International Conference on Lightning Protection (ICLP) 2016. (рекомендовано ВАК, индексируется в базе Scopus)

4. M.E. Pinchuk, A.V. Budin, I.I. Kumkova, A.A. Bogomaz, A.D. Sivaev, A.N. Chusov, R.I. Zaynalov Energy deposition in discharge chamber of lightning protection multichamber system // Journal of Physics: Conference Series, Volume 774, XXXI International Conference on Equation of State for MAatter (ELBRUS2016) 1-6 March 2016, Elbrus, Russia

5. M. Muermann, A. Chusov, R. Fuchs, A. Nefedov, H. Nordborg Modeling and simulation of the current quenching behavior of a line lightning protection device / Journal of Physics D: Applied Physics, vol. 50, Number 10, February 2017. (рекомендовано ВАК, индексируется в базе Scopus)

6. Chusov A., Rodikova E., Muermann M., Nordborg H., Fuchs R., A review of progress towards simulation of arc quenching in line lightning protection device / Plasma Physics and Technology, 2017, vol.4, pp. 273-276. (рекомендовано ВАК, индексируется в базе Scopus)

7. V. Frolov, D. Ivanov, A. Sivaev, A. Chusov Development of a two-temperature mathematical model of plasma processes in a discharge chamber of a multi-chamber arrester operating in conditions of mountain areas/ Plasma Physics and Technology, 2019, vol.6(2), pp. 135-139. (рекомендовано ВАК, индексируется в базе Scopus)

8. A. Chusov, M. Pinchuk, V. Frolov, D. Ivanov Investigation of altitude dependence of multi-chamber arrester quenching efficiency// 2019 11th Asia-Pacific International Conference on Lightning (APL) (рекомендовано ВАК, индексируется в базе Scopus)

9. A. Chusov, M. Pinchuk, V. Frolov, D. Ivanov Effects of high altitude on multi-chamber arrester performance // 2021 35th International Conference on Lightning Protection (ICLP) and XVI International Symposium on Lightning Protection (SIPDA). (рекомендовано ВАК, индексируется в базе Scopus)

10. M. Muermann, A. Chusov, R. Fuchs, H. Nordborg Simulation-based development of a line lightning protection device // 30th International Conference on Electrical Contacts, ICEC 2020 - Proceedings, 2021, pp. 500-507 (рекомендовано ВАК, индексируется в базе Scopus)

11. A. Chusov, A. Chystiakov, M. Apolinskiy Application of numerical simulations for improvement of line lightning protection device efficiency// 2022 36th International Conference on Lightning Protection (ICLP) (рекомендовано ВАК, индексируется в базе Scopus)

12. Подпоркин Г.В., Енькин Е.Ю., Пильщиков В.Е. Молниезащита воздушных линий электропередачи мультикамерными разрядниками нового поколения // Известия Российской академии наук. Энергетика, 2015. - № 3. - С. 95-102.

13. Slepian J. Displacement and diffusion in fluid-flow arc extinction // Transactions of the American Institute of Electrical Engineers, 1941. - № 60(4). - pp. 162-167. doi:10.1109/ee.1941.6432076

14. Karetta, F., & Lindmayer, M. Simulation of the Gasdynamic and Electromagnetic Processes in Low Voltage Switching Arcs. Electrical Contacts // Proceedings of the Forty-Second IEEE Holm Conference on Electrical Contacts. Joint with the 18th International Conference on Electrical Contacts, - 1996. - pp. 35 - 44. doi:10.1109/holm.1996.557177

15. Swierczynski, B., Gonzalez, J. J., Teulet, P., Freton, P., Gleizes, A. Advances in low-voltage circuit breaker modelling. Journal of Physics D: Applied Physics, 2004. 37(4), 595-609.

16. Frolov, V., Ivanov, D., Sivaev, A., Chusov, A. Development of a Two-Temperature Mathematical Model of Plasma Processes in a Discharge Chamber of a

Multi-chamber Arrester Operating in Conditions of Mountain Areas // plasma physics and technology. - 2019, №6(2). - pp. 135-139. doi:10.14311/ppt.2019.2.135

17. Yang, F., Wu, Y., Rong, M., Sun, H., Murphy, A. B., Ren, Z., Niu, C. Low-voltage circuit breaker arcs — simulation and measurements // Journal of Physics D: Applied Physics, 2013. - № 46(27). - p. 273001. doi:10.1088/0022-3727/46/27/273001 [7] Frolov, V. Y., Ivanov, D. V., Murashov, Y. V., Sivaev, A. D. Calculation of the composition of plasma of an arc pulsed discharge in a multichamber arrester // Technical Physics Letters, 2015. - № 41(4). - pp. 310-313. doi:10.1134/s1063785015040069

18. Ivanov, D., Skornyakov, V., Savelieva, I., Korotkikh, M., Shestakov, V., Uhrlandt, D., & Podporkin, G. // Mathematical simulation of operation of multi-chamber arrester for lightning protection of power lines: calculation of thermophysical properties of nonequilibrium plasma // MATEC Web of Conferences, 2018. - № 245 -p. 07003. doi:10.1051/matecconf/201824507003

19. Obraztsov, N. V., Frolov, V. Y. A two-dimensional axisymmetric model of an AC arc // IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus), 2018. - pp. 430-432 doi:10.1109/eiconrus.2018.8317126

20. Frolov V., Ivanov D., Murashov I., Sivaev A. Mathematical simulation of processes in discharge chamber of multi-chamber system for lightning protection at overhead power lines // Proc. 2016 IEEE North West Russia section young researchers in electrical and electronic engineering conference, ELCONRUSNW 2016, 2016. - pp. 562-565. doi: 10.1109/eiconrusnw.2016.7448245

21. Frolov, V. Y., Ivanov, D. V., Belsky, R. A. Increasing of operation security and of breaking capacity of surge arresters // Proceedings of the 2017 IEEE Russia Section Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering Conference, ElConRus, 2017. - pp. 1520-1523. doi:10.1109/eiconrus.2017.7910861

22. Murmann, M., Chusov, A., Fuchs, R., Nefedov, A., Nordborg, H. Modeling and simulation of the current quenching behavior of a line lightning protection device // Journal of Physics D: Applied Physics, 2017. - № 50(10). - p. 105203.

23. Frolov, V., Ivanov, D., Podporkin, G., Sivaev, A. Development of mathematical model of processes in multi-chamber arrester for identification of criteria of arc extinction // 2017 International Symposium on Lightning Protection (XIV SIPDA), 2017 - pp.240-243. doi:10.1109/sipda.2017.8116930

24. Chusov A.N., Podporkin G.V., Pinchuk M.E., Ivanov D.V., Murashov Y.V., Frolov V.Ya. Modeling of discharge in multi-chamber systems. // Proc. V Russian conference on lightning protection, 2016. - pp. 351-357.

25. Kozakov R., Khakpour A., Gorchakov S., Uhrlandt D., Ivanov D., Murashov I., Podporkin G., Frolov V. Investigation of a Multi-Chamber System for Lightning Protection at Overhead Power Lines // Plasma Physics and Technology, 2015. - №2(2). - pp. 150-154.

26. Sousa Martins, R., Zaepffel, C., Chemartin, L., Lalande, P., Soufiani, A. Characterization of a high current pulsed arc using optical emission spectroscopy // Journal of Physics D: Applied Physics, 2016. - № 49(41). - p. 415205. doi:10.1088/0022-3 727/49/41/415205

27. Sousa Martins, R., Zaepffel, C., Chemartin, L., Lalande, P., Lago, F. Characterization of high current pulsed arcs ranging from 100 kA to 250 kA peak // Journal of Physics D: Applied, 2019. - 18 p. doi:10.1088/1361-6463/ab0190

28. D. Godin, J. Y. Trépanier, M. Reggio, X. D. Zhang, and R. Camarero. Modelling and simulation of nozzle ablation in high-voltage circuitbreakers // J. Phys. D, Appl. Phys., vol. 33, 2000. - № 20, pp. 2583-2590. doi:10.1088/0022-3727/33/20/310

29. M. Seeger, J. Tepper, T. Christen, J. Abrahamson Experimental study on PTFE ablation in high voltage circuit breakers // J. Phys. D, Appl. Phys., vol. 39, 2006. -№ 23. - pp. 5016-5024. doi:10.1088/0022-3727/39/23/018

30. C. Luders, T. Suwanasri, and R. Dommerque, Investigation of an SF6-selfblast circuit breaker // J. Phys. D, Appl. Phys., vol. 39, 2006 - № 4. - pp. 666-672. doi:10.1088/0022-3 727/39/4/012

31. M. T. C. Fang, Q. Zhuang, and X. J. Guo, Current zero behaviour of an SF6 gas blast arc; Part II: Turbulent flow // J. Phys. D, Appl. Phys., vol. 27, 1994 - № 1, pp. 74-83.

32. Дмитриев М.В. Грозовые перенапряжения на оборудовании РУ 35750 кВ и защита от них. - СПб.: Изд-во "НИВА", 2008. - 60 с. ISBN 5-86456-0375.

33. Дмитриев М.В. Применение ОПН для защиты изоляции ВЛ 6-750 кВ. -СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2009. - 92 с.

34. Подпоркин Г.В Молниезащита воздушных линий электропередач -СПб.: ИД «Родная ладога», 2015. - 176 с.

35. Ohtaka, T., Iwata, M., Tanaka, S., Goda, Y. Development of an EMTP Simulation Model of Arcing Horns Interrupting Fault Current // IEEE Transactions on Power Delivery, 2010. - № 25(3). - pp. 2017-2024. doi:10.1109/tpwrd.2010.2044424

36. Wang, J., Guo, W., Wu, D., Li, G., Liang, X. Research on the effect of the arc extinguishing time of lightning protection parallel gap on lightning trip -out rate // 2014 International Conference on Lightning Protection (ICLP), 2014. - pp. 65-69. doi:10.1109/iclp.2014.6973096

37. Jufeng Wang, Zhidu Huang, Zhouping Chen, Jie Tang, Yanlei Wang. The mechanism study of jet stream interrupter gap lightning protection device // 2010 Asia -Pacific International Symposium on Electromagnetic Compatibility, 2010. - pp. 13051308. doi:10.1109/apemc.2010.5475682

38. Guo, W., Wang, J., Wu, D., Liang, X., Li, G., He, X., Ding, Y. The dynamic arc chain model and experiment about arc extinguished by explosion airflow // 2014 International Conference on Lightning Protection (ICLP), 2014. - pp. 30-34. doi:10.1109/iclp.2014.6971990

39. Wang, J., & Long, M. Study of a new Jet Stream Interrupter Gap Lightning Protection Device // 2011 7th Asia-Pacific International Conference on Lightning, 2011. - pp. 278-283. doi:10.1109/apl.2011.6110124

40. Wang, J., & Liu, J. Mechanism of initiative arc-extinguishing lightning protection gap of suppressing arc-establishing type based on lightning impulse triggering // 2014 International Conference on Lightning Protection (ICLP), 2014. - pp. 1897 -1901. doi:10.1109/iclp.2014.6973439

41. Wang, J., Huang, P., Guo, W., Wu, D., Liu, Q. Research and application of a new jet stream arc extinguishing gap lightning protection device // Electric Power Systems Research, 2016. - № 139. pp. 161-169. doi:10.1016/j.epsr.2015.11.021

42. Wang, J., Liu, J., Wu, G., Liu, Q., Guo, W. Research and application of jet stream arc-quenching lightning protection gap (JSALPG) for transmission lines // IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, 2015. - № 22(2). - pp. 782788. doi:10.1109/tdei.2015.7076776

43. Wang, J., Wu, D. Development of an arc-extinguishing lightning protection gap for 35 kV overhead power lines // IET Generation, Transmission & Distribution, 2017. - № 11(11). - pp. 2897-2901. doi:10.1049/iet-gtd.2017.0377

44. J. Wang , S. Yan , Y. Wang, S.i Huang, J. Huang, Y. Zhou Investigation of Impulse Arc Quenching in Self-energy Arc Quenching Lightning Protection Gap // River Valley Technologies, 2018. - 7 p.

45. Li, Z., Wang, J., Zhou, X., Huang, S., Han, L. Study on Impulse Arc Quenching based Multibreak Arc quenching Gap (MAG) in Distribution Lines // IEEE Transactions on Plasma Science, 2019. - 7 p.

46. Guo, T., Zhou, W., Su, Z., Li, H., Yu, J. A Multigap Structure for Power Frequency Arc Quenching in 10-kV Systems // IEEE Transactions on Plasma Science, 2016. - № 44(11). - pp. 2622-2631. doi:10.1109/tps.2016.2603224

47. Li, Z., Wang, J., Zhou, X., Yan, R., Cui, Z. DC arc suppression in the improved multichamber structure. AIP Advances, 2019. - № 9(5). -p.055115. doi:10.1063/1.5097633

48. Z. Li, J. Wang, X. Zhou, S. Huang, Z. Xia. Study on impulse quenching based multichamber arc quenching structure // AIP Advances 9, 2019. - p. 085104. doi.org/10.1063/1.5113853

49. Yang, F., Rong, M., Wu, Y., Murphy, A. B., Pei, J., Wang, L., Liu, Y Numerical analysis of the influence of splitter-plate erosion on an air arc in the quenching chamber of a low-voltage circuit breaker // Journal of Physics D: Applied Physics, 2010. - № 43(43). - p. 434011. doi:10.1088/0022-3727/43/43/43401

50. Zhang, J. L., Yan, J. D., Fang, M. T. Electrode Evaporation and Its Effects on Thermal Arc Behavior // IEEE Transactions on Plasma Science, 2004. - № 32(3), 1352-1361. doi:10.1109/tps.2004.827606

51. Montano, R., Becerra, M., Cooray, V., Rahman, M., Liyanage, P. Resistance of Spark Channels // IEEE Transactions on Plasma Science, 2006. - № 34(5). - pp. 1610-1619. doi:10.1109/tps.2006.883350

52. Фролов В.Я., Иванов Д.В., Мурашов Ю.В., Сиваев А.Д. Расчет состава плазмы дугового импульсного разряда в мультикамерном разряднике // Письма в ЖТФ, 2015. - № 41(7) - С. 8-15.

53. Дресвин С.В., Иванов Д.В. Физика плазмы. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2013. - 542 с.

54. Термодинамические свойства индивидуальных веществ: Справ. изд.: В 4 т. / Под ред. В.П. Глушко и др. 3-е изд. М.: Наука, 1978-1982.

55. NIST Atomic Spectra Database: http://www.nist.gov/pml/data/asd.cfm

56. Сурис А.Л. Термодинамика высокотемпературных процессов. М.: Металлургия, 1985. - 568 c.

57. Электронный справочник "Термодинамические свойства индивидуальных веществ" в 6 томах: http://twt.mpei.ac.ru/TTHB/2/OIVT/IVTANThermo/Rus/index.html

58. YR Luo, JA Kerr. CRC Handbook of Chemistry and Physics: CRC press, 2012. - 2475 p.

59. J. Hirschfelder, C. Curtiss, R. Bird, M. Mayer. Molecular theory of gases and liquids: New York : J. Wiley, 1964. - 1249 p.

60. http://www.knowledgedoor.com/2/elements_handbook/atomic_radius.html

61. Lin, K.S., Wang, H. P. Supercritical Water Oxidation of 2-Chlorophenol Catalyzed by Cu2+Cations and Copper Oxide Clusters // Environmental Science & Technology, 2000. - № 34(22). - pp. 4849-4854. doi:10.1021/es001062s

62. Cressault, Y., Hannachi, R., Teulet, P., Gleizes, A., Gonnet, J., Battandier, J. Influence of metallic vapours on the properties of air thermal plasmas // Plasma Sources Science and Technology. - 2008. - № 17(3). - p. 035016. doi:10.1088/0963-0252/17/3/035016

63. Msezane, A., Henry, R. Electron-impact excitation of atomic copper // Physical Review A., 1986. - № 33(3). - pp. 1631-1635. doi:10.1103/physreva.33.1631

64. Scheibner, K. F., Hazi, A. U., Henry, R. J. W. Electron-impact excitation cross sections for transitions in atomic copper. Physical Review A., 1987. - № 35(11). -pp. 4869-4872. doi:10.1103/physreva.35.4869

65. Winter, N W; Hazi, A U. Review of electron impact excitation cross sections for copper atom: United States: N. p., 1982. doi: 10.2172/5526164

66. Capitelli, M., Gorse, C., Longo, S., Giordano, D. Collision Integrals of High-Temperature Air Species // Journal of Thermophysics and Heat Transfer, 2000. -№ 14(2). - pp. 259-268. doi:10.2514/2.6517

67. Devoto, R. S. Simplified Expressions for the Transport Properties of Ionized Monatomic Gases // Physics of Fluids, 1967. - № 10(10). - p. 2105. doi:10.1063/1.1762005

68. Aubreton, J., Elchinger, M. F., Fauchais, P. New Method to Calculate Thermodynamic and Transport Properties of a Multi-Temperature Plasma: Application to N2 Plasma // Plasma Chemistry and Plasma Processing, 1998. - № 18(1). - pp. 127. doi:10.1023/a:1021785125690

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Рассчитанные 2Б и 3Б распределения параметров разряда для четырех вариантов РК в момент времени 100 мкс

Рисунок П.1. Распределение скорости (м/с) в РК #1: сечение

Рисунок П.5. Распределение температуры (К) в РК #1: сечение

Рисунок П.7. Распределение температуры (К) в РК #3: сечение

.57

1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2

,15хЮ"3

Рисунок П.9. Распределение плотности (кг/м3) в РК #3: сечение

А 1.67

Рисунок П.13. Распределение давления (Па) в РК #3: сечение

▲ 1.62Х105

хЮ5

Рисунок П. 15. Распределение температуры (К) в РК #1: объём

Рисунок П. 17. Распределение плотности (кг/м3) в РК #1: объём

У

Рисунок П.23. Распределение температуры (К) в РК #3: объём

Рисунок П.25. Распределение давления (Па) в РК #3: объём

Рисунок П.27. Распределение температуры (К) в РК #4: объём

хЮ1

Г| 400 I 350

■ ■ 300

■ ■ 250

■ ■ 200 ■ ■ 150

Рисунок П.29. Распределение плотности (кг/м3) в РК #4: объём

^ х 10е