Статьи

На этой странице представлен список научных трудов по заземлению, молниезащите и ЭМС, опубликованных нашей командой. Основные публикации:

2019

Импульсный метод измерения сопротивления заземлителей

заземлитель

сопротивление

импульсный метод

удельная проводимость грунта

частотная зависимость

численное моделирование

Шишигин С.Л., Черепанов А.В., Шишигин Д.С.
Научно-технические ведомости СПбПУ. Естественные и инженерные науки. 2019. Т. 25. № 2. С. 30-41.

Импульсный метод предназначен для измерения сопротивлений заземлителей опор воздушных линий (ВЛ) с тросом при воздействии импульсов тока, близких по форме к току молнии. Измерительные электроды располагаются по ортогональной схеме, что исключает индуктивные помехи, но приводит к погрешности, достигающей десятки процентов в грунте с высокоомным основанием. Электропроводность высокоомного грунта существенно зависит от частоты или времени при импульсных воздействиях. Удельная проводимость максимальна в начале переходного процесса, затем монотонно убывает в течение десятков микросекунд, что существенно превышает длительность эксперимента. По этой причине прямое измерение стационарного сопротивления заземлителя опоры ВЛ с тросом импульсным методом невозможно. Переходное сопротивление (реакция цепи на единичную ступеньку тока) рассматривается как основная характеристика заземлителя при импульсных воздействиях, определяющая его стационарное, импульсное и мгновенное сопротивление. Получено простое аналитическое выражение переходного сопротивления сосредоточенного заземлителя в высокоомном грунте, пригодное для инженерных расчетов. Предложен способ определения диэлектрической проницаемости грунта по данным импульсного эксперимента. Выполнено тестирование разработанной методики при обработке экспериментальных данных и численном моделировании измерений сопротивления заземлителя опоры ВЛ.

2018

Моделирование грозовых перенапряжений воздушных линий и электрических подстанций методами теории заземлителей

грозовые перенапряжения

программа EMTP

воздушная линия

обратное перекрытие изоляции

электрическая подстанция

заземлители

программа «ЗУМ»

Шишигин Д.С., Шишигин С.Л.
Энергетик. 2018. № 12. С. 10-13.

Расчёты грозовых перенапряжений воздушных линий и электрических подстанций обычно проводят методами теории длинных линий в программе ЕМТР. Заземлители оказывают существенное влияние на волновые процессы в проводах и шинах, поэтому замена заземлителя со сложной ЗD-геометрией сосредоточенным активным сопротивлением в ЕМТР-моделях сопряжена с погрешностями. Представлен альтернативный подход — на основе теории заземлителей с использованием программы «ЗУМ», позволяющей рассчитать волновые процессы в проводниках, расположенных в воздухе, совместно с процессами растекания тока в заземлителях. Максимум волны перенапряжения на силовом трансформаторе, вызванной перекрытием изоляции опоры воздушной линии, увеличивается на 20% с учётом токов заземлителя подстанции, что показано на численном примере.

Моделирование заземлителя в грунте с частотно-зависимой удельной проводимостью

удельная проводимость грунта

частотная зависимость

заземлитель

дискретная модель

импульсные процессы

метод дискретных схем

метод Влаха

Шишигин С.Л., Черепанов А.В., Шишигин Д.С.
Научно-технические ведомости СПбПУ. Естественные и инженерные науки. 2018. Т. 24. № 3. С. 91-101.

Удельная проводимость грунта зависит от частоты, что необходимо учитывать при расчете импульсных процессов в заземлителях при воздействии тока молнии. В настоящее время используется частотный метод, который не требует изменения стандартной модели заземлителя, но область его применения ограничена линейными задачами и возникают трудности с удовлетворением принципа причинности. Разработана дискретная во времени модель заземлителя в грунте с произвольной частотно-зависимой комплексной удельной проводимостью, пригодная для расчетов импульсных переходных процессов стандартными методами во временной области. На численных примерах показано, что импульсы перенапряжения в заземлителях, расположенных в высокоомном грунте с частотно-зависимыми параметрами, существенно сглаживаются и ослабляются при воздействии импульсов тока с малым фронтом и малой длительностью.

Расчет магнитного поля сеточного экрана при ударах молнии в цепных моделях частотным методом

ток молнии

электрическая подстанция

импульсное магнитное поле

сеточный экран

клетка Фарадея

электромагнитный экран

коэффициент экранирования

стандарт МЭК 62305-4

Шишигин Д.С., Шишигин С.Л., Коровкин Н.В.
Вестник ИГЭУ. – 2018. – №. 1. – С. 49-58.

Напряженность импульсного магнитного поля, создаваемого током молнии в местах расположения микропроцессорной аппаратуры, является нормируемым параметром при проектировании молниезащиты электрических подстанций. Арматура стен, металлическая обшивка здания и прочие металлоконструкции играют роль сеточного электромагнитного экрана, ослабляющего внешнее поле. Нормативными документами ФСК ЕЭС допускается проводить расчеты импульсных магнитных полей без экранов с учетом заданного коэффициента ослабления. Но для конкретного объекта с реальными размерами, шагом и другими параметрами сетки погрешность этого коэффициента слишком высока, что ведет к неадекватным проектным решениям. Более точные расчетные выражения предлагает стандарт МЭК-62305-4, однако они получены в предположении идеальных проводников и земли, поэтому требуют систематического анализа на предмет ограничений и точности для реальных экранов с учетом заземлителя. Численные методики позволяют включить экраны в общую расчетную модель проводников подстанции, по которым растекается ток молнии, чтобы проводить расчеты импульсных магнитных полей с погрешностью не более 5 %, установленной нормативами для заземляющих устройств. Трудности представляют расчеты с малым шагом сетки при большом числе стержней. Сокращение времени счета - необходимое условие решения этой задачи. Математические модели и методы теории заземлителей использованы для расчета сеточных экранов в частотном диапазоне тока молнии (25 кГц - 1 МГц). Адекватность методики подтверждается сравнением с результатами расчетов и экспериментов, выполненных другими исследователями. Предложен новый вариант частотного метода на основе искусственной периодизации импульса тока молнии без постоянной составляющей, наличие которой снижает точность расчета электромагнитных экранов при близком ударе молнии. За счет исключения постоянной составляющей, четных гармоник, доминирования основной гармоники и быстрого затухания высших гармоник новый вариант на порядок уменьшает число отсчетов при заданной точности по сравнению с традиционным методом. Полученные результаты предназначены для специалистов в области электромагнитной совместимости и проектировщиков электрических подстанций при разработке раздела проекта «Электромагнитная совместимость». Результаты могут быть востребованы при переработке нормативной документации. Новый вариант частотного метода применим в научных исследованиях для широкого круга задач и при разработке программного обеспечения.

Расчет магнитных полей сеточных экранов при ударе молнии и анализ стандарта МЭК 62305-4

Шишигин С.Л., Шишигин Д.С., Коровкин Н.В., Мещеряков В.Н.
6 Российская конф. по молниезащите: Сб. мат-лов конф. – СПб, 2018. С. 243-252.

Презентация (pdf)

3D моделирование грозовых перенапряжений воздушных линий и электрических подстанций

Шишигин Д.С., Шишигин С.Л.
6 Российская конф. по молниезащите: Сб. мат-лов конф. – СПб, 2018. С. 291-300.

Презентация (pdf)

Расчет заземлителей молниезащиты с учетом частотной зависимости проводимости земли

Шишигин С.Л., Черепанов А.В., Шишигин Д.С.
6 Российская конф. по молниезащите: Сб. мат-лов конф. – СПб, 2018. С. 306-313.

Презентация (pdf)

2017

Методы расчета переходных процессов на электрических подстанциях при ударах молнии

электрическая подстанция

удар молнии

переходный процесс

частотный метод

метод дискретных схем

метод Влаха

Шишигин Д.С.
Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2017. №7. -С.324-333.

Показано, что при проектировании электрических подстанций производится расчет переходных электромагнитных процессов, вызванных ударом молнии. Частотный метод, метод дискретных схем и метод Влаха (численный вариант операторного метода) исследованы и сопоставлены по критерию точности и быстродействия в задачах расчета условного импеданса заземлителя, кондуктивных помех контрольного кабеля и грозовых перенапряжений. Отмечены преимущества метода дискретных схем при расчете заземляющих устройств и метода Влаха при расчете волновых процессов.

Шаговые алгоритмы расчета волновых процессов в задачах грозозащиты электрических подстанций

грозозащита

волновые процессы

EMTP

формула трапеций

метод Влаха

шаговые алгоритмы

метод Влаха

численное моделирование

электрическая подстанция

ОПН

Шишигин Д.С., Шишигин С.Л.
Научно-технические ведомости СПбГПУ. Информатика. Телекоммуникации. Управление. 2017. Т. 10. № 2. С. 75-84.

Удар молнии в воздушную линию электропередач вызывает волну перенапряжения, которая может быть опасна для электрооборудования электрических подстанций. Моделирование волновых процессов обычно проводится в программе EMTP на основе цепных схем. Проблемой является осцилляция напряжения при воздействии импульса тока с коротким фронтом, что связано с использованием формулы трапеций для интегрирования дифференциальных уравнений. Комбинация формулы трапеций с неявной формулой Эйлера, предлагаемая в EMTP, не решает проблемы. Идея работы заключается в адаптации и применении хорошо разработанных цепно-полевых моделей, методов и программ теории заземления в задачах грозозащиты. Тогда волновые процессы моделируются совместно с процессами растекания тока в заземлителях. Показаны очевидные преимущества формул интегрирования высокого порядка Влаха и Синхгала по сравнению с формулой трапеций. В качестве практического примера рассчитаны волны перенапряжения на силовом и измерительном трансформаторе подстанции, обусловленные ударом молнии в опору воздушной линии с перекрытием изоляции. Показан эффект от установки ОПН.

Предложения по совершенствованию стандартов молниезащиты, заземления, электромагнитной совместимости

молниезащита

заземление

ЭМС

стандарты проектирования

совершенствование стандартов

Шишигин С.Л.
Энергетик. 2017. № 2. С. 31-32.

Российские стандарты молниезащиты, заземления, электромагнитной совместимости (ЭМС) далеко несовершенны. Указаны некоторые проблемы, которые связаны с зонами защиты молниеотводов, значениями тока молнии в задачах ЭМС, выбором модели земли при расчёте заземлителей, определением кондуктивных помех, а также с требованиями к компьютерным программам расчёта заземления и ЭМС.

Numerical modeling in EMC problems of electric power substations when lightning strikes

EMC

lightning protection system

grounding

trapezoid formula

Vlach method

AutoCAD

ZYM

numerical modeling

electric power substation

Shishigin D.S., Shishigin S.L.
EEEIC/I and CPS Europe 2017 – Milan, Italy, 2017.– P.1-5.

For numerical modeling of lightning current spreading in lightning protection, grounding, electric power supply systems the ZYM program is used. Hybrid (field-circuit) thin-wire model is implemented in the program for electromagnetic fields and transients calculations (in ground and in air). Circuit model structure and its parameters are determined automatically, the user should only draw 3D model of a power substation and transmission line. The program is integrated with AutoCAD (using ObjectARX technology) that provides effective geometrical modeling with object and results visualization. Three impulse process calculation methods are researched and implemented: Fourier method, discrete circuits method (similar to ATP-EMTP) and step algorithm based on the Vlach method. The comparison of the methods shows the effectiveness of the latter. The wave process calculation caused by a lightning stroke in the overhead ground wire close to the power substation is carried out as an example. Surge voltage on the transformer and on the electrical equipment is determined before and after surge arrester is installed. The results are animated.

Расчет кондуктивных помех и нагрева экрана контрольного кабеля

контрольный кабель

кондуктивная помеха

нагрев экрана

передаточное сопротивление

вносимое сопротивление

шаговый алгоритм

Шишигин С.Л., Черепанов А.В., Шишигин Д.С.
Электротехника. – 2017. – №10. – C.82-87.

Разряды молнии и короткие замыкания (КЗ) являются основными источниками кондуктивных помех, которые, распространяясь по контрольным кабелям, могут привести к отказу микропроцессорной аппаратуры в системах защиты и управления электрических подстанций. Двустороннее заземление экрана контрольного кабеля существенно снижает уровень импульсных и высокочастотных кондуктивных помех, однако приводит к нагреву экрана в режиме КЗ. Действующие стандарты определяют кондуктивные помехи и нагрев экрана как функцию напряжения экрана, что удобно для уединенного кабеля. Рассмотрен более общий случай с учетом магнитных связей кабеля с другими проводниками, когда в качестве расчетного параметра используется ток. Кондуктивные помехи при первом импульсе тока молнии определяются с использованием передаточного сопротивления «экран-жила» или с 3D-моделью кабеля в общем случае. Для расчета нагрева используется формула ГОСТ 28895-91, которая в современных стандартах не применяется из-за допущения о постоянстве тока в процессе КЗ. Реализация этой формулы в шаговом алгоритме дает корректные результаты. Магнитные связи кабеля с другими проводниками выражены в виде вносимого сопротивления, которое увеличивает полное сопротивление экрана, снижает ток и нагрев экрана. На примере для кабеля КВВГЭ показана возможность существенного снижения кондуктивных помех и нагрева экрана кабеля за счет прокладки параллельных проводников. Сделан вывод, что для снижения кондуктивных помех и нагрева экрана кабеля необходимо снижать ток экрана.

The calculations of conductive noise and heating of the screen in a control cable

control cable

conductive noise

screen heating

transfer impedance

insertion impedance

step algorithm

Shishigin S.L., Cherepanov A.V., Shishigin D.S.
Russian Electrical Engineering, Volume 88, Issue 10, October 2017. P. 687-691.

Lighting strokes and short circuits (SCs) are the main sources of conductive noise that propagates along control cables and can lead to the failure of microprocessor equipment in the protection and control systems of electric power substations. Two-sided grounding of the screen of a control cable substantially reduces the pulse and high-frequency conductive noise level, but leads to heating of the screen under short-circuit conditions. The existing standards determine the conductive noise and screen heating as a function of screen voltage that is suitable for a single cable. A more general case that takes into account the cable magnetic coupling with other conductors when current is used as a calculation parameter has been considered. The conductive noise at the first pulse of lightning current is determined using the transfer impedance “screen–cable core” or 3D cable model in the general case. To calculate the heating, the formula of GOST (State Standard) 28895-91, which is rejected in modern standards because of the assumption that short-circuit current is invariable (in fact, the current decreases with heating of the screen), has been used. Using this formula in a step algorithm leads to correct results. The cable magnetic coupling with other conductors is expressed as insertion impedance that increases the screen impedance and decreases the current and screen heating. A numerical experiment for a typical cable has shown that conductive noise and heating of the screen of the cable can be substantially reduced because of the parallel laying of conductors. It has been concluded that, to decrease the conductive noise and heating of the screen of a control cable, it is necessary to decrease the screen current.

Расчет заземлителей с учетом частотной зависимости удельного сопротивления земли

Черепанов А.В, Шишигин С.Л.
Труды IV Всероссийской НТК «Техно-ЭМС 2017». М.: Грифон, 2017. С.110-112.

2016

К выбору технологии интеграции прикладного программного обеспечения с САПР

геометрическая модель

САПР

AutoCAD

DXF

COM

ObjectARX

автоматизация

научная графика

Шишигин Д.С.
Труды СПИИРАН. 2016. №4(47). С.211-224.

Компьютерные программы для научных исследований со сложными геометрическими моделями целесообразно интегрировать с САПР. Рассматриваются три подхода на основе: обмена данными в формате DXF (drawing exchange format), COM-технологии и прикладной программный интерфейс (API) ObjectARX. DXF-обмен данными с САПР - простой и универсальный способ, доступный для большинства исследователей, но исключающий интерактивное управление САПР. COM технологии предоставляют простые, надежные, но не самые быстродействующие механизмы интерактивного управления САПР из внешней программы. Комбинация с DXF повышает быстродействие COM. Для задач со сложными геометрическими моделями система AutoCAD предоставляет ObjectARX API и.NET API - низкоуровневые технологии, обеспечивающие наивысшую по сравнению с другими технологиями функциональность и производительность, но имеющие ограничения. Приведены листинги программ, упрощающие понимание рассматриваемых технологий, проведен анализ их быстродействия, даны рекомендации по их применению с позиции исследователя.

Расчет площади стягивания молнии методом наведенного заряда

лидер молнии

стягивание

площадь стягивания

радиус стягивания

метод наведенного заряда

Шишигин С.Л., Мещеряков В.Е., Шишигин Д.С.
Электричество. 2016. № 6. C. 10–15.

Площадь стягивания молнии определяется двумя процессами - электростатическим притяжением (стягиванием) заряда лидера к наведенному заряду наземного объекта и развитием встречного лидера. Рассматривается первый из них. В предположении, что усредненный лидер молнии движется по силовым линиям, методика исследования заключается в анализе искажения силовой линии электростатического поля заряженного облака, проведенной через крайнюю точку зоны захвата. Заряд лидера и зона захвата определяются по методу Г.Н. Александрова. Показано, что наведенный заряд невысоких объектов компенсируется его зеркальным зарядом и электростатическое стягивание незначительно. Исследовано влияние высоты и диаметра стержневых объектов, тока молнии и рельефа местности на площадь стягивания. Для сравнения приведены данные действующих стандартов молниезащиты и работ других исследователей.

Расчет площади стягивания молнии по наведенному заряду наземного объекта

Шишигин С.Л., Мещеряков В.Е.
5 Российская конф. по молниезащите: Сб. мат-лов конф. – СПб, 2016. – С.373-380.

Презентация (ppsx)

Расчет кондуктивных помех и нагрева экрана контрольного кабеля

Шишигин С.Л., Черепанов А.В., Шишигин Д.С.
5 Российская конф. по молниезащите: Сб. мат-лов конф. – СПб, 2016. – С.367-372.

Презентация (ppsx)

Предложения по совершенствованию стандартов молниезащиты, заземления, ЭМС

Шишигин С.Л.
5 Российская конф. по молниезащите: Сб. мат-лов конф. – СПб, 2016. – С.363-366.

Презентация (ppsx)

Моделирование волновых процессов в линиях при ударах молнии

Шишигин Д.С., Шишигин С.Л.
5 Российская конф. по молниезащите: Сб. мат-лов конф. – СПб, 2016. – С.358-362.

Презентация (pptx)

Расчет грозопоражаемости наземного объекта по его наведенному заряду

Мещеряков В.Е., Шишигин С.Л.
Труды III Всероссийской НТК «Техно-ЭМС 2016». М.: Грифон, 2016. С.17-20.

Нагрев экрана контрольного кабеля

Черепанов А.В., Шишигин С.Л.
Труды III Всероссийской НТК «Техно-ЭМС 2016». М.: Грифон, 2016. С.36-39.

Моделирование переходных процессов в линиях при ударе молнии

Шишигин Д.С., Шишигин С.Л.
Труды III Всероссийской НТК «Техно-ЭМС 2016». М.: Грифон, 2016. С.40-42.

Зоны защиты молниеотводов

конструкции молниеотводов

молниезащита зданий

нормативные документы молниезащиты

методы моделирования ориентировки молнии

статистический метод

модель лидера молнии

метод Г.Н. Александрова

Шишигин С.Л., Мещеряков В.Е.
Учебное пособие. ВоГУ. 2016, 79 с.

Рассмотрена задача защиты от прямого удара молнии с помощью установки молниеотводов. Приведены данные основных российских нормативных документов по молниезащите и стандарта МЭК 62305. Выполнены расчеты зон защиты типовых молниеотводов и показаны значительные различия в применении действующих стандартов молниезащиты. Для понимания перспектив совершенствования молниезащитных систем представлены основы современных методов моделирования ориентировки молнии, предназначенных для расчета надежности молниезащиты, площади стягивания и грозопоражаемости наземных объектов. Даны расчетные задания по расчету зон защиты молниеотводов объектов различного назначения, предназначенные для лабораторного практикума и самостоятельной работы. Учебное пособие предназначено для магистров, обучающихся по направлению 13.04.02 – электроэнергетика и электротехника в рамках дисциплины «Электромагнитная совместимость в электроэнергетике», и аспирантов, обучающихся по направлению 13.06.01 – электро- и теплотехника.

2015

AutoCAD application for LPS, grounding and EMC problems

lightning protection system

grounding

shielding

AutoCAD

ZYM

computation electromagnetics

electric power substations

Shishigin D.S., Shishigin S.L., Korovkin N.V.
EMC 2015 Joint IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility and EMC EUROPE. Dresden, Germany, 2015, pp. 834 – 838.

A software program ZYM (AutoCAD application) for calculating of LPS, grounding and EMC problems of power substations has been developed. The program consists of a calculation kernel and an AutoCAD-bound interface (COM-technology). Advanced methods and programming technologies are used. High performance is reached with the use of Intel Math Kernel Library. The results of calculation get visualized by 3D plots, and dynamic processes are animated. The example of LPS, grounding and EMC calculations of electric power substation is given.

Расчет зон защиты стержневых молниеотводов методом наведенного заряда

молниезащита

метод катящейся сферы

метод наведенного заряда

зона захвата

зона защиты

Шишигин С.Л., Мещеряков В.Е., Шишигин Д.С.
Электричество. 2015. № 8. C. 4–9.

Разработан метод расчета внешней молниезащиты, в основу которого принято положение Г.Н. Александрова о связи вероятности поражения молнией объекта и его наведенного заряда. Зона захвата молнии индивидуальна для каждого объекта и определяется из условия равного относительного наведенного заряда объекта. Метод адекватно отражает основные закономерности, установленные российскими нормами, и применим для сложных объектов подобно методу катящейся сферы.

Метод расчета молниезащиты на основе электростатической модели стягивания лидера молнии

Шишигин С.Л., Мещеряков В.Е.
Письма в ЖТФ. 2015. №6(41). С.34-41.

Разработан метод молниезащиты, в котором стягивание лидера молнии к наземным объектам вызвано электростатическим взаимодействием заряда лидера с наведенным зарядом наземных объектов.

Calculation of lightning protection based on the electrostatic model of leader attraction

Shishigin S.L., Meshcheryakov V.E.
Technical Physics Letters, March 2015, Volume 41, Issue 3 , pp 273-276.

A new method of lightning protection has been developed in which the lightning leader is attracted to ground objects as a result of the electrostatic interaction between the leader charge and induced charges on ground objects.

Совершенствование методов расчета молниезащиты

Мещеряков В.Е.
Труды II Всероссийской НТК «Техно-ЭМС 2015». М.: Грифон, 2015.С.29-31.

Программное обеспечение для задач молниезащиты, заземления, ЭМС

Шишигин Д.С.
Труды II Всероссийской НТК «Техно-ЭМС 2015». М.: Грифон, 2015.С.32-34.

2014

Ориентировка молнии и молниезащита по Г.Н. Александрову

Шишигин С.Л., Мещеряков В.Е.
4 Межд. конф. по молниезащите: Сб.мат-лов конф. – СПб, 2014. С.34-41.

Презентация (pps)

Математические модели и методы в задачах заземления и ЭМС

Шишигин С.Л., Мещеряков В.Е., Шишигин Д.С.
4 Межд. конф. по молниезащите: Сб.мат-лов конф. – СПб, 2014. С.128-135.

Презентация (pps)

Разработка программного обеспечения для расчета молниезащиты, заземления и ЭМС, интегрированного в AutoCAD

Шишигин Д.С. , Шишигин С.Л.
4 Межд. конф. по молниезащите: Сб.мат-лов конф. – СПб, 2014. С.135-141.

Презентация (pps)

AUTOCAD приложение для расчета молниезащиты и заземления объектов электроэнергетики

AutoCAD приложение

заземление

молниезащита

электрическая подстанция

Шишигин Д.С.
Автоматизация в промышленности, 2014. – № 9. – C. 28 – 32.

Представлена разработка программы ЗУМ (приложение к AutoCAD) для расчета заземления и молниезащиты электрических подстанций. Программа состоит из вычислительного ядра и интерфейса, связанного с AutoCAD (технология COM). Результаты расчетов визуализируются 3D графиками, динамические процессы анимируются. Разработан оригинальный метод построения графиков в dxf кодах, отличающийся быстродействием. Рассмотрены способы борьбы со сложностью кода и повышения его быстродействия. Приведен пример расчета молниезащиты электрической подстанции.

AUTOCAD приложение для расчета молниезащиты и заземления объектов электроэнергетики

AutoCAD приложение

заземление

молниезащита

электрическая подстанция

Шишигин Д.С.
XII Всероссийское совещание по проблемам управления. М., Институт проблем управления РАН, 16-19 июня 2014.

Разработана компьютерная программа (приложение к AutoCAD) для расчета заземления и молниезащиты электрических подстанций. Программа состоит из вы- числительного ядра и интерфейса, связанного с AutoCAD (COM-технологии). Результаты расчетов визуализируются 3D графиками, динамические процессы анимируются. Разработан оригинальный метод построения графиков в dxf кодах, отличающийся быстродействием. Приведен пример расчета молниезащиты электрической подстанции.

Программные и аппаратные средства ускорения матричных операций

Шишигин Д.С.
Вузовская наука – региону: Мат-лы всерос. науч.–техн. конф. Вологда: ВоГУ, 2014.

2013

Grounding and shielding in EMC problems of electric power substations

grounding

shielding

multilayer ground

AutoCAD application

Korovkin N.V., Shishigin S.L. Shishigin D.S., Frolov O.V.
Proc. of the 2013 International Symposium on Electromagnetic Compatibility (EMC Europe 2013), Brugge, Belgium, September 2-6, 2013, p. 863 – 866.

Galvanic and electromagnetic interference occurring at lightning stroke, short-circuit or equipment switching may result in damage or failure of microprocessor control systems of electric power stations and substations. The EMC problem is to limit interference; its solution starts with the design of grounding and shielding systems. To continue the works, [1,2] we would like to discuss impulse characteristics of grounding devices; to propose a multilayer ground model with boundaries of arbitrary shape; to show the procedure to design electromagnetic screen and grounding devices; to give an example of problem solution based on ZYM program developed by us.

Математическое моделирование заземляющих устройств при действии импульсных токов

Боронин В.Н., Коровкин Н.В., Кривошеев С.И, Шишигин С.Л.
Известия РАН. Энергетика. 2013. №6. С.80-89.

Рассмотрены различные подходы к созданию математических моделей (ММ) заземляющих устройств (ЗУ) при действии импульсных токов. Сформулированы основные требования к этим подходам с точки зрения их перспективности для создания системы диагностики и моделирования свойств ЗУ. Подробно представлен разработанный авторами новый подход к созданию ММ ЗУ, наилучший по предложенным критериям.

Сопротивление заземлителя в многослойной земле с границами произвольной формы

заземлитель

многослойный грунт

вносимое сопротивление

границы слоев

расчет

Шишигин С.Л.
Электричество. М. 2013. № 4. C. 18 – 23.

Приведены результаты расчета матрицы собственных и взаимных сопротивлений заземлителя R в многослойной земле с границами произвольной формы методом зеркальных изображений и методом интегральных уравнений совместно. Влияние границ выражено в виде вносимого сопротивления, поэтому размерность матрицы R в однородной и неоднородной среде не меняется. Матрица R используется для расчета сопротивления эквипотенциального заземлителя и в цепной модели неэквипотенциального заземлителя как один из параметров

Расчетные методы в теории заземления

заземляющие устройства

математические модели

методы расчета

Коровкин Н.В., Шишигин С.Л.
Научно-технические ведомости СПбГПУ. Изд-во СПбГПУ. Вып.1(166). 2013. С. 74 – 79.

Рассмотрены современные математические модели, методы, программы и экспериментальное оборудование для определения параметров заземляющих устройств и создаваемых ими электромагнитных полей.

Расчет молниезащиты и заземления электрических подстанций в программе ZYM

Шишигин С.Л., Мещеряков В.Е., Шишигин Д.С.
8 Международная научно-практическая Конференция «Повышение эффективности энергетического оборудования» – М:, МЭИ. 2013. – С.245-251.

Повышение быстродействия матричных операций в задачах расчета заземлителей

Шишигин Д.С.
Мат-лы 3-й международной научно-практической конференции «Современные материалы, техника и технология» Курск. Юго-западный государственный Университет. Т.3. 2013, С.279-282.

Ускорение вычислений в задачах расчета заземлителей

Шишигин Д.С.
Материалы 7 ежегодной сессии аспирантов и молодых ученых. – Вологда: ВоГУ, 2013. С.87-90.

Программа расчета заземления и молниезащиты электрических подстанций в AutoCAD и ее применение

AutoCAD приложение

заземление

молниезащита

электрическая подстанция

Шишигин Д.С.
Компьютерное моделирование 2013. Мат. межд. науч.-техн. конф. – СПб: СПБГПУ, 2013.

Разработана компьютерная программа (приложение к AutoCAD) для расчета заземления и молниезащиты электрических подстанций. Программа состоит из вычислительного ядра и интерфейса, связанного с AutoCAD (COM-технологии). Результаты расчетов визуализируются 3D графиками, динамические процессы анимируются. Разработан оригинальный метод построения графиков в dxf кодах, отличающийся быстродействием. Приведен пример проектирования системы молниезащиты реального объекта.

2012

Computing methods for building earthing devices in problems related to EMC of substations

Korovkin N.V., Frolov O.V., Ivanova E.A,. Shishigin S.L.
EMC Europe 2012. University of Rome, Italy, 2012, pp.5.

Calculations for earthing devices (ED) are formulated as chain-field-like problems. The chain-field model of ED, computing techniques and software (AutoCAD application) have been developed, the program makes possible the solution of the problems related to EMC of electric power substations.

Электромагнитные параметры заземляющих устройств при импульсных воздействиях

Бочаров Ю.Н., Коровкин Н.В., Кривошеев С.И., Шишигин С.Л. и др.
III Российская конф. по молниезащите: Сб.мат-лов конф. – СПб, 2012. – С.152-156.

Синтез rlc моделей заземляющих устройств опор воздушных линий с тросом импульсным методом

Нетреба К.И., Бочаров Ю.Н., Коровкин Н.В., Кривошеев С.И., Шишигин С.Л., Миневич Т.Г., Ненашев А.П., Парфенов А.А.
Воздушные линии. 2012. № 4 (9). С. 61-68.

Расчет заземлителей

Шишигин С.Л.
Учебное пособие. Вологда, 2012.

Изложена современная теория заземлителей, начиная с простейших, эквипотенциальных заземлителей и заканчивая произвольными заземлителями при синусоидальных и импульсных воздействиях. Введена математическая модель заземлителя с учетом гальванических, электрических и магнитных связей, нелинейных и частотно зависимых параметров. Исследованы возможности частотного метода и метода дискретных схем для расчета переходных процессов в заземлителе. Изучены характеристики импульсного заземлителя. Принята двухслойная горизонтально-слоистая модель земли, параметры которой определены теоретически и экспериментально. Представлена MathCAD-программа расчета эквипотенциальных заземлителей и инструкция к программе ЗУМ (приложение к AutoCAD) для расчета произвольных заземлителей. Разработаны расчетные задания для самостоятельной работы студентов.
Учебное пособие предназначено для бакалавров и магистров, обучающихся по направлению 140400 – электроэнергетика и электротехника, а также студентов специальности 140610 «Электрооборудование и электрохозяйство предприятий, организаций и учреждений».

2011

Расчет сопротивления заземления фундаментов опор ВЛ из железобетонных грибовидных подножников в неоднородном грунте

сопротивление заземления фундаментов опор

грибовидный подножник

расчетная модель

неоднородный грунт

эквивалентное удельное сопротивление

номограмма

Шишигин С.Л., Новикова А.Н.
Известия НИИ постоянного тока. СПб: 2011. – № 65. – C. 164-173.

Предложена и обоснована сопоставлением с результатами физического моделирования - измерениями сопротивления в электролитической ванне - модель грибовидного подножника для использования в расчетах сопротивления заземления сборного фундамента из грибовидных подножников по методу эквивалентных зарядов. Разработана номограмма для определения эквивалентного удельного сопротивления двухслойного грунта для фундамента из четырех грибовидных подножников, дополняющая и уточняющая справочный материал «Типовой проект. Заземляющие устройства опор ВЛ 35-750 кВ».

Цепно-полевые модели заземляющих устройств в задачах ЭМС

Шишигин С.Л.
9-й Межд. симпозиум по электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии. СПб: 2011. – С.455-458.

Расчет заземляющего устройства (ЗУ) формулируется как цепно-полевая задача. Разработана цепно-полевая модель ЗУ, определены ее параметры, показана возможность применения для практических задач. В качестве примера выполнен расчет распределения потенциала ЗУ подстанции при ударе молнии.

Особенности проектирования заземляющего устройства электрической подстанции 110 кВ в грунте со скальным основанием

электрическая подстанция

заземляющие устройства

сопротивление

скальный грунт

Липаткин В.А., Стенников Д.А., Шишигин С.Л.
Электричество. М: 2011. – № 8. – C. 23 – 29.

Анализируются особенности проектирования заземляющего устройства (ЗУ) электрической подстанции в грунте с изолирующим (скальным) основанием. Показано, что при горизонтальном растекании тока в подобном грунте имеет место логарифмическое убывание потенциала точечного источника, возрастает сопротивление заземляющего устройства, уменьшаются коэффициентыиспользования его элементов, возникают проблемы с выносом высокого потенциала за территорию подстанции. Исследованы пути снижения стационарного сопротивления ЗУ.

2010

Определение сопротивлений заземляющих устройств опор ВЛ с тросом импульсным методом

ошибки измерения

заземление опор ЛЭП

сопротивление заземления

сопротивление фундамента опоры

Бочаров Ю.Н., Коровкин Н.В., Кривошеев С.И., Шишигин С.Л.
Известия Академии электротехнических наук РФ. М: 2010. – №3. – С.25-31.

Анализируются погрешности измерений сопротивлений заземляющих устройств опор ВЛ с тросом импульсным методом. Приведены примеры определения сопротивлений фундаментов и заземляющих устройств опор ВЛ с заземленным тросом.

Разработка методов анализа и синтеза электромагнитных полей электротехнических устройств с сильными токами

теоретическая электротехника

энергетика

электроэнергетика

электрические системы

электрические станции

заземляющие устройства

элетромагнитное поле

Шишигин С.Л.
Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. СПб. 2010.

Рассматриваются заземляющие устройства (ЗУ) электроэнергетического оборудования и квазибессиловые магниты для создания сверхсильных магнитных полей, которые объединены в рамках настоящей работы в единый класс электротехнических устройств, характерным свойством которого являются сильные токи (десятки и сотни килоампер в стационарном и импульсном режиме). Проектирование этих устройств ставит задачи анализа электромагнитных полей и выбора рациональной конструкции системы проводников с токами с целью повышения электробезопасности, надежности, экономичности, выполнения требований электромагнитной совместимости (ЭМС) с параллельно работающим оборудованием, снижения электродинамических сил в магнитных системах.

Математические модели и методы расчета заземляющих устройств

заземляющие устройства

теория электрических цепей

сосредоточенные параметры

математические модели

Шишигин С.Л.
Электричество. 2010. № 1. C. 16 – 23.

Анализируются математические модели зазем ляющих устройств на основе теории цепей с сосредо точенными параметрами. Показана методика по строения схемы замещения заземляющего устройства с учетом взаимных электрических и магнитных свя зей между элементами. Рассмотрены методы расче та переходных процессов в заземляющих устройст вах.

2009

Математические модели и расчет сопротивления железобетонных фундаментов опор высоковольтных линий

заземляющие устройства

сопротивление железобетонного фундамента

Шишигин С.Л.
Научно-технические ведомости СПбГПУ. Наука и образование. Т.2 – 2009. - №4–2(89). – С. 143-148.

Выполнено математическое моделирование железобетонных фундаментов, используемых в качестве естественных заземлителей. Показано совпадение расчетной модели с экспериментальными данными. Произведен расчет сопротивления заземлителей опор ВЛ при низкой проводимости грунта.

Электромагнитные характеристики заземляющих устройств опор ВЛ при измерениях импульсным методом

Боронин В.Н., Бочаров Ю.Н, Коровкин Н.В., Кривошеев С.И., Лубко А.Н., Шишигин С.Л.
Известия РАН. Энергетика. – 2009. – №2. – C. 11 – 20.

Рассмотрены вопросы, возникающие при экспериментальном определении электромагнитных параметров заземляющих устройств опор ВЛ при грозовых импульсах. К ним относится разработка экспериментального оборудования, методика проведения измерений в импульсном режиме и методы автоматизированной обработки результатов измерений для получения пригодных для инженерных расчетов математических моделей ЗУ.

Измерение сопротивлений заземляющих устройств опор высоковольтных линий с тросом импульсным методом

сопротивление заземляющего устройства

импульсный метод измерений

Бочаров Ю.Н, Коровкин Н.В., Кривошеев С.И., Шишигин С.Л.
Научно-технические ведомости СПбГПУ. Серия Наука и образование. – 2009. - №4–1. – С. 115 – 120.

Анализируются погрешности измерений сопротивлений заземляющих устройств опор ВЛ с тросом импульсным методом. Приведены примеры определения сопротивления заземляющих устройств опор ВЛ с заземленным тросом.

Синтез RLC моделей заземляющих устройств по экспериментальным и расчетным переходным характеристикам

заземляющие устройства

синтез схемы замещения

переходное сопротивление

Коровкин Н.В., Лебедева А.А., Миневич Т.Г., Нетреба К.С., Шишигин С.Л.
Научно-технические ведомости СПбГПУ. Серия Наука и образование. – 2009. - №4–1. – С. 202 – 206.

Разработана методика синтеза RLC модели заземляющего устройства по его переходному сопротивлению, полученному экспериментальным или расчетным путем. Решены практические задачи синтеза RLC схем замещения заземляющих устройств.

Векторная форма записи потенциала стержневого электрода в однородной и двухслойной земле

стержневой электрод

земля

потенциал

расчет

Шишигин С.Л.
Электричество. – 2007. – № 7. – C. 22 – 27.

Приведена векторная форма записи потенциала и напряженности стержневого электрода с током в однородной и двухслойной земле, применение которой повышает эффективность расчета заземлителей с использованием современных систем компьютерной математики.

Программное обеспечение

Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ ZYM

Шишигин С.Л., Шишигин Д.С.
Федеральная служба по интеллектуальной собственности. Реестр программ для ЭВМ. №2013613343. 02 апреля 2013.

Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ ZYM-nano

Шишигин Д.С.
Федеральная служба по интеллектуальной собственности. Реестр программ для ЭВМ. №2017662335. 02 ноября 2017.