Математическое моделирование линий электропередач и систем заземления

В статье рассматривается построение математической модели линии электропередач, позволяющей получить распределение токов и напряжений в линии в установившемся и переходном режимах. При этом особое внимание уделяется вычислению взаимных емкостей проводов, определяющих утечки энергии между проводниками и землей. Также приводится модель, позволяющая вычислить напряженность и потенциал электростатического и магнитного полей, генерируемых протекающими токами. Еще одной моделью, проводимой в статье, является математической модель стержневого заземлителя, с помощью которой находятся токи, стекающие в грунт и вычисляется шаговое напряжение. Для всех указанных моделей описывается их программная реализация и отмечается возможность использования полученных приложений в учебном процессе.
Mathematical model of a transmission line is described in the paper allowing one to obtain distribution of currents and voltages in wires in steady-state and transient mode of line operation. Special attention is devote to calculation of mutual capacitances of wires through which leakage currents flow between wires and from wires to the earth. The technique of electrostatic and magnetic field calculation generated by currents running in wires is also presented. In both cases the pictures of the field was formed as a set of equipotential and force lines. One more model described in the paper is the model of grounding rod. This model allows one to calculate currents flowing from the rod into ground as well as to calculate the step voltage. Methods of numerical models realization are also presented and possibility to use computer application as a set of laboratory exercises for students studying the course of electrical engineering is demonstrated.