Berechnung von Lichtbogenkurzschlussströmen im Elektroenergieversorgungssystem mit Flüssigmetallstrombegrenzer

Diese Arbeit trägt zur Berechnung von Lichtbogenkurzschlussströmen im Elektroenergieversorgungssystem mit Flüssigmetallstrombegrenzer bei. Zur Aufstellung der Zustandsgleichungen des Elektroenergieversorgungssystems wird ein Algorithmus abgeleitet. Dieser enthält die Formulierung des Normalbaums, die Bildung der Inzidenzmatrix, die Ableitung der Schnittmatrix und die Formulierung der Zustandsgleichungen. Ein mathematisches Modell wird bezüglich der dreipoligen Lichtbogenspannungen abgeleitet. Dieses Modell beschreibt die logische Beziehung zwischen Lichtbogenspannungen und Leiterströmen. Für zwei bestehende Strukturen von Flüssigmetallstrombegrenzern wird das jeweilige Temperaturfeld berechnet, um die Abhängigkeit des Betriebsverhaltens des Begrenzers von der Temperatur des Flüssigmetalls beschreiben zu können. Durch die Analyse der Änderung der Temperatur und des Stromverlaufs wurden die verschiedenen Strombegrenzungsprinzipien der zwei Strukturen ermittelt. Die Berechnung des Pinch-Effekts mit einem neuen Modell wird ausführlich beschrieben. Die Wandeffekte des Kanals werden berücksichtigt. Zur Berechnung der magnetischen Kraftdichte werden die gemessenen Ströme herangezogen. Die im numerischen Berechnungsmodell verwendeten wesentlichen Programmbefehle werden benannt und erklärt. Die Feldverteilungen und die Änderungen der Strömungsgeschwindigkeit des Flüssigmetalls werden beschrieben. Ein Widerstands-Modell des Flüssigmetallstrombegrenzers wird aufgestellt. Die Parameter werden auf der Grundlage experimentell ermittelter Werte und mittels der Feldberechnung bestimmt. Das Modell an sich beschreibt den nichtlinearen Widerstand des Flüssigmetallstrombegrenzers. Zum Nachweis der Genauigkeit des Modells wurden die simulativ ermittelten Ströme mit denen, die gemessen wurden, verglichen. Das Programm LBKSTools wurde auf der Basis von VC++ erstellt. Es ist in der Lage, die Ströme sowohl bei metallischen Kurzschlüssen als auch bei Lichtbogenkurzschlüssen im Energieversorgungssystem zu berechnen. Das System besteht aus Kondensatoren, Filter, Leitungen, Kabel, Drosseln, Belastungen, Netzeinspeisungen, Transformatoren, Synchronmaschinen and Asynchronmaschinen. Das Programm kann Systeme mit beliebig komplizierten Strukturen analysieren.