Influence of a low-frequency alternating magnetic field on current distribution in main circuit elements of high-voltage electrical devices

Abstract

В данной работе рассмотрено конечно-элементное моделирование скин-эффекта и эффекта близости в элементах главных цепей высоковольтных электрических аппаратов. Проведено исследование влияния низкочастотного переменного магнитного поля на элементы высоковольтных аппаратов: шины, металлические оболочки, элементы коммутационных модулей. В ходе работы были объяснены полученные распределения тока и магнитного поля. Был проанализирован эффект асимметрии в распределениях модуля плотности электрического тока в трехфазных системах, получены коэффициенты увеличения сопротивлений для различных конфигураций шин, оценено влияние металлической оболочки. Для двух коммутационных модулей были рассчитаны коэффициенты увеличения сопротивлений их основных элементов. Были даны рекомендации по наиболее простому учету скин-эффекта и проектированию высоковольтных аппаратов.

In this paper, finite-element modeling of the skin effect and proximity effect in the elements of the main circuits of high-voltage electrical devices is considered. The influence of a low-frequency alternating magnetic field on the elements of high-voltage devices is investigated: busbars, metal shells, elements of switching modules. During the work, the resulting distributions of current and magnetic field were explained. The asymmetry effect in the distributions of the absolute value of electric current density module in three-phase systems was analyzed, the coefficients of resistance increasing for various busbars configurations were obtained, and the effect of the metal shell was estimated. For two switching modules, the coefficients of resistance increasing of their main elements were calculated. Recommendations for the more simple calculation of the skin effect and the design of high-voltage devices were given.