Determination of the electric field strength of high-voltage substations

The electric field strength is one of the main factors influencing sensitive microprocessor equipment and personnel on power stations and substations, power lines. Determining its level is an important applied task for ensuring the safe operation of electrical installations. The aim is to develop calculation relationships for determining the electric field strength created by the busbar of high-voltage substations in the working areas of personnel. The solution of the problem was based on the use of the method of equivalent charges to determine the strength of the electric field created by the complex busbar of high-voltage substations. Methodology. The development was based on solving the problem of the potential of the electric field of a point charge located in a dielectric half-space for a cylindrical coordinate system. By representing the electrode in the form of a set of point charges and subsequent integration, an expression for calculating the potential is obtained, created by a busbar of arbitrary orientation of finite length in an analytical form. Using the principle of superposition of fields and the definition of the derivative, expressions were obtained for calculating the vertical component of the electric field strength at given heights. Results. Based on the obtained expressions, using Visual Basic, the simulation of the distribution of the electric field strength under a three-phase power line with a voltage of 150 kV was performed. Comparison with the known calculation results obtained on the basis of analytical expressions for infinitely long conductors showed that the obtained expressions have an error of no more than 7%. The scientific novelty lies in the fact that for the first time expressions were obtained for determining the electric field strength created by a system of electrodes of finite length, based on the analytical method for solving differential equations. Practical significance. The proposed technique is implemented as a test module of the LiGro specialized software package, which allows modeling complex busbar systems typical for power stations and substations and power lines. A test calculation was carried out for an operating substation of regional electric networks with a voltage class of 110 kV. By comparing the duration of the calculation of switchgears with a diagonal of about 500 m, it was found that the calculation time in the LiGro complex based on the analytical method is several tens of times less than the calculation based on the finite element method. In addition, a more powerful computer was used for the end element simulation.В електричних станціях та підстанціях, лініях електропередачі напруженість електричного поля є одним з головних факторів впливу на чутливе мікропроцесорне обладнання та персонал. Визначення її рівня є важливою прикладною задачею для забезпечення безпечної експлуатації електроустановок. Мета роботи – розробка розрахункових співвідношень для визначення напруженості електричного поля, що створюється ошиновкою високовольтних підстанцій в робочих зонах персоналу. Розв'язання задачі базувалося на використанні методу еквівалентних зарядів для визначення напруженості електричного поля, створюваного складною ошиновкою високовольтних підстанцій. Методика. В основу розробки покладено розв’язання задачі про потенціал електричного поля точкового заряду, розташованого в діелектричному наппівпросторі, для циліндричної системи координат. Шляхом представлення електроду у вигляді множини точкових зарядів та подальшого інтегрування отримано вираз для розрахунку потенціалу, що створений ошиновкою довільної орієнтації кінцевої довжини в аналітичному вигляді. Використовуючи принцип суперпозиції полів і визначення похідної, отримано вирази для розрахунку вертикальної складової напруженості електричного поля на заданих висотах. Результати. На основі отриманих виразів за допомогою Visual Basic виконано моделювання розподілу напруженості електричного поля під трифазною лінією електропередачі напругою 150 кВ. Порівняння з відомими результатами розрахунків, отриманими на основі аналітичних виразів для нескінченно довгих провідників, показало, що отримані вирази мають похибку не більше 7%. Наукова новизна полягає в тому, що вперше отримано вирази для визначення напруженості електричного поля, створюваного системою електродів скінченної довжини, на основі аналітичного методу розв’язування диференціальних рівнянь. Практична значимість. Запропонований спосіб реалізовано у вигляді тестового модулю спеціалізованого програмного комплексу LiGro, що дозволяє виконувати моделювання складних систем ошиновок, характерних для електричних станцій та підстанцій і ліній електропередачі. Виконано тестовий розрахунок для діючої підстанції регіональних електричних мереж класом напруги 110 кВ. Шляхом порівняння тривалості розрахунку розподільчих пристроїв з діагоналлю близько 500 м встановлено, що час розрахунку в комплексі LiGro на основі аналітичного методу в декілька десятків разів менший, ніж розрахунок на основі методу кінцевих елементів. Крім того, для моделювання методом кінцевих елементів використовувався комп’ютер з більш потужними характеристиками

Influence of heat treatment technologies on the structure and properties of the corrosion-resistant martensitic steel type AISI 420

One of the methods for increasing the complexity of chromium steel properties of martensitic class AISI 420 is the use of an optimal heat treatment mode. The steel of martensitic class AISI 420 has high resistance in atmospheric conditions (except for the sea atmosphere), in the river, and tap water. It is widely used in power engineering, in cracking units with a long service life at temperatures up to 500 °C, for furnace parts. Additionally, it is used in the following fields: the production of turbine blades, working in conditions of high temperatures and parts of increased plasticity, subject to shock loads, for products exposed to atmospheric precipitation, solutions of organic salts and other slightly aggressive environments; production of fasteners; production of parts for compressor machines operating with inert gas; production of parts operating at low temperatures in corrosive environments; production of parts for aviation purposes. It is shown that the optimal mode of heat treatment for a maximum hardness of 40 HRC is quenching at a temperature of 980 °C with cooling in oil and tempering at a temperature of 200 °C with air cooling. With an increase in the tempering temperature from 200 °C to 450–500°C, the impact strength does not change much. Tempering at higher temperatures leads to the intense weakening of the steel. Simultaneously, a decrease in the impact strength is observed, the minimum value is reached at a tempering temperature of 550 °C. With an increase in the tempering temperature to 700 °C, the impact toughness increases, but the steel’s hardness sharply decreases at such temperatures

The UHECR-FR0 Radio Galaxy Connection: A Multi-Messenger Study of Energy Spectra/Composition Emission and Intergalactic Magnetic Field Propagation

This study investigates low luminosity Fanaroff-Riley Type 0 (FR0) radio galaxies as a potentially significant source of ultra-high energy cosmic rays (UHECRs). Due to their much higher prevalence in the local universe compared to more powerful radio galaxies (about five times more than FR-1s), FR0s may provide a substantial fraction of the total UHECR energy density. To determine the nucleon composition and energy spectrum of UHECRs emitted by FR0 sources, simulation results from CRPropa3 are fit to Pierre Auger Observatory data. The resulting emission spectral indices, rigidity cutoffs, and nucleon fractions are compared to recent Auger results. The FR0 simulations include the approximately isotropic distribution of FR0 galaxies and various intergalactic magnetic field configurations (including random and structured fields) and predict the fluxes of secondary photons and neutrinos produced during UHECR propagation through cosmic photon backgrounds. This comprehensive simulation allows for investigating the properties of the FR0 sources using observational multi-messenger data.Comment: PoS 444 (38th ICRC) 151

Magnetic Diagram of the High-Pressure Stabilized Multiferroic Perovskites of the BiFe1-yScyO3 Series

Magnetic properties of the high-pressure stabilized perovskite BiFe1-yScyO3 phases (0.1 ≤ y ≤ 0.9) have been studied by means of magnetization measurements and neutron diffraction. The metastable perovskites of this series undergo irreversible polymorphic transformations upon annealing, the phenomenon referred to as conversion polymorphism. It has been found that the solid solutions with y ≥ 0.70 exhibit no long-range magnetic ordering regardless of their polymorph modification, while those with y ≤ 0.60 are all antiferromagnets. Depending on the scandium content, temperature and structural distortions, three types of the antiferromagnetic orderings, involving collinear, canted and cycloidal spin arrangements, have been revealed in the phases obtained via conversion polymorphism and the corresponding magnetic phase diagram has been suggested

Progress in Monte Carlo design and optimization of the Cherenkov Telescope Array

The Cherenkov Telescope Array (CTA) will be an instrument covering a wide energy range in very-high-energy (VHE) gamma rays. CTA will include several types of telescopes, in order to optimize the performance over the whole energy range. Both large-scale Monte Carlo (MC) simulations of CTA super-sets (including many different possible CTA layouts as sub-sets) and smaller-scale simulations dedicated to individual aspects were carried out and are on-going. We summarize results of the prior round of large-scale simulations, show where the design has now evolved beyond the conservative assumptions of the prior round and present first results from the on-going new round of MC simulations.Comment: 4 pages, 5 figures. In Proceedings of the 33rd International Cosmic Ray Conference (ICRC2013), Rio de Janeiro (Brazil). All CTA contributions at arXiv:1307.223

Study of the process e+e−→ppˉe^+e^-\to p\bar{p} in the c.m. energy range from threshold to 2 GeV with the CMD-3 detector

Using a data sample of 6.8 pb$^{-1}$ collected with the CMD-3 detector at the VEPP-2000 $e^+e^-$ collider we select about 2700 events of the $e^+e^- \to p\bar{p}$ process and measure its cross section at 12 energy ponts with about 6\% systematic uncertainty. From the angular distribution of produced nucleons we obtain the ratio $|G_{E}/G_{M}| = 1.49 \pm 0.23 \pm 0.30$

Улучшение теплогидравлических характеристик рекуперативных теплообменников с вторичными излучателями

У роботі представлені результати порівняльних експериментальних досліджень теплообміну і аеродинаміки в високотемпературних рекуператорах авторської та альтернативних конструкцій. Дослідження проводилися на вогневому стенді з метою порівняння характеристик дослідних секцій BD гладкотрубних петлевих рекуператорів і зразків з інтенсифікаторами теплообміну різної геометрії: 1) конструкцій SP зі спіральними вставками, встановленими по всій довжині теплообмінних труб(відносний крок спіралей = s/d = 4,0). Такі рекуператори відповідають існуючим закордонним аналогам; 2) конструкції MD авторської розробки з гнучкими хрестоподібними вставками – вторинними випромінювачами, встановленими по всій довжині теплообмінних труб. Визначенотеплотехнічні та теплогідравлічні переваги запропонованих рекуператорів типу MD порівняно іззакордонними конструкціями зі спіральними вставками – турбулізаторами і традиційними вітчизняними гладкотрубними рекуператорами.In frame of the presented work the results of comparative experimental investigations carried out on heat transfer and fluid dynamics processes within high temperature recuperators of the authors’ and alternative designs are discussed. The researches were fulfilled at firing rig with a purpose of comparison the characteristics of the test sections of smooth tube recuperator (BD) and the specimens with the facilities of different geometry providing heat transfer intensification: 1) the designs SP with the spiral inserts installed by the whole length of heat exchange tubes with the relative pitch of the spirals s/d = 4,0. These recuperators meetthe existing foreign analogous prototypes; 2) design MD of authors’ design with flexible cross-shaped inserts – the secondary emitters installed by the whole length of heat-exchange tubes. The heat engineering and combined heat and hydraulic advantages of proposed recuperators of MD type in comparison with the foreign designs with the spiral inserts – turbulators and with traditional native smooth-tube recuperators (BD) have been identified. It has been stated that especially appreciable results of the tests make the advantages of MD design regarding the most representative temperature criterion – temperature difference ΔTw-a between the tube walls and of an air flow. This value for authors’ design is decreased approximately 4 times in comparison with BD design and more than 2 times lower in comparison with that for foreign designs SP.В работе представлены результаты сопоставительных экспериментальных исследований теплообмена и аэродинамики в высокотемпературных рекуператорах авторской и альтернативных конструкций. Исследования проводились на огневом стенде с целью сравнения характеристик опытных секций BD гладкотрубных петлевых рекуператоров и образцов с интенсификаторами теплообмена различной геометрии: 1) конструкций SP со спиральными вставками, установленными по всей длине теплообменных труб (относительный шаг спиралей = s/d = 4,0). Такие рекуператоры соответствуют существующим зарубежным аналогам; 2) конструкции MD авторской разработки с гибкими крестообразными вставками - вторичными излучателями, установленными по всей длине теплообменных труб. Определены теплотехнические и теплогидравлические преимущества предложенных рекуператоров типа MD по сравнению с зарубежными конструкциями со спиральными вставками – турбулизаторами и традиционными отечественными гладкотрубными рекуператорами

Measurement of the e+e−→K+K−π+π−e^+e^- \to K^+K^-\pi^+\pi^- cross section with the CMD-3 detector at the VEPP-2000 collider

The process $e^+e^- \to K^+K^-\pi^+\pi^-$ has been studied in the center-of-mass energy range from 1500 to 2000\,MeV using a data sample of 23 pb$^{-1}$ collected with the CMD-3 detector at the VEPP-2000 $e^+e^-$ collider. Using about 24000 selected events, the $e^+e^- \to K^+K^-\pi^+\pi^-$ cross section has been measured with a systematic uncertainty decreasing from 11.7\% at 1500-1600\,MeV to 6.1\% above 1800\,MeV. A preliminary study of $K^+K^-\pi^+\pi^-$ production dynamics has been performed

Measurement of J/ψ→γηcJ/\psi\to\gamma\eta_{\rm c} decay rate and ηc\eta_{\rm c} parameters at KEDR

Using the inclusive photon spectrum based on a data sample collected at the $J/\psi$ peak with the KEDR detector at the VEPP-4M $e^+e^-$ collider, we measured the rate of the radiative decay $J/\psi\to\gamma\eta_{\rm c}$ as well as $\eta_{\rm c}$ mass and width. Taking into account an asymmetric photon lineshape we obtained $\Gamma^0_{\gamma\eta_{\rm c}}=2.98\pm0.18 \phantom{|}^{+0.15}_{-0.33}$ keV, $M_{\eta_{\rm c}} = 2983.5 \pm 1.4 \phantom{|}^{+1.6}_{-3.6}$ MeV/$c^2$, $\Gamma_{\eta_{\rm c}} = 27.2 \pm 3.1 \phantom{|}^{+5.4}_{-2.6}$ MeV.Comment: 6 pages, 3 figure