РАСЧЕТ И АНАЛИЗ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ОБСТАНОВКИ ВБЛИЗИ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Кафедра ТЭВН
Лабораторная работа № 1
РАСЧЕТ И АНАЛИЗ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ОБСТАНОВКИ ВБЛИЗИ
ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ ВЫСОКОГО
НАПРЯЖЕНИЯ
Вариант № 3
Выполнили:
Вариант: 3
Группа:
Преподаватель:
Москва 2022
Задание
Рассчитайте максимальные значения напряжённостей электрического
поля (ЭП) и магнитного поля (МП) на высоте h0 =1,8 м над землёй под
фазными проводами трёхфазной одноцепной воздушной линии
электропередачи (ВЛ) промышленной частоты (ПЧ) с номинальным
напряжением Uном, номинальной силой тока в фазах Iф и горизонтальным
расположением фазных проводов. Они находятся на высоте h и на расстоянии
D друг от друга. Фазные провода ВЛ высших классов напряжения могут быть
расщеплены и состоять из n проводников радиусом r 0, разделённых
расстоянием d. Удельное сопротивление грунта равно . Сколько времени в
таком поле может работать персонал, проводящий работы под проводами ВЛ?
Если необходимо, сформулируйте и обоснуйте мероприятия по увеличению
допустимого времени пребывания персонала в поле. Определите ширину
санитарно-защитной зоны ВЛ.
Необходимые вычисления производятся в среде программы для научных
и инженерных расчётов Scilab (www.scilab.org) при помощи разработанных
для неё программ «Расчёт МП ВЛ.sce» (в части магнитного поля) и «Расчёт
ЭП ВЛ.sce» (в части электрического поля).
Параметры воздушных линий электропередачи высокого напряжения
Вариант Uном, кВ
3
330
Iф, А
600
h, м
8
D, м
10
nI
2
R0, м
0,020
d, м
0,4
Метод расчета
Расчет электромагнитного поля у линий электропередач высоких
напряжений основан на методе эквивалентных зарядов.
ρ, Ом·м
100
Пример расчета:
Расчет ЭП
Программный код:
Данные, выведенные программой:
Uном = 330 кВ, Eмах = 8,2 кВ/м
UНБ РАБ = 1,15 Uном = 379,5кВ, Eмах = 9,4 кВ/м
Emx - проекция вектора Em напряжённости поля в расчётной точке M на
горизонтальную ось x, кВ/м;
Emz - проекция вектора Em напряжённости поля в расчётной точке M на
вертикальную ось z, кВ/м;
Em - модуль вектора Em напряжённости поля в расчётной точке M, кВ/м
Расчет допустимого времени пребывания на рабочем месте в
электрических полях промышленной частоты 50 Гц
Предельно допустимый уровень напряжённости воздействующего
электрического поля на рабочем месте в течение всей смены устанавливается
равным 5 кВ/м. При напряжённости от 5 до 20 кВ/м включительно
допустимое время пребывания в ЭП рассчитывается по формуле.
𝑇=
50
−2
𝐸
где Е – напряжённость поля в контролируемой зоне, измеряемая в кВ/м, Т –
допустимое время пребывания в поле при соответствующем уровне
напряжённости, измеряемое в часах. При напряжённости свыше 20 до 25
кВ/м допустимое время пребывания в ЭП составляет 10 минут. Пребывание в
поле с Е>25 кВ/м без средств защиты не допускается.
В номинальном режиме работы сети 330 кВ напряженность
электрического поля составляет 8,2 кВ/м
𝑇=
50
− 2 = 4,1 ч
8,2
В режиме наибольшей рабочей нагрузки сети 220кВ напряженность
электрического поля составляет 5,34 кВ/м
𝑇=
50
− 2 = 3,32 ч
9,4
Значит, персоналу следует находится на рабочем месте не более 3 часов
с учетом запаса для безопасности.
Предложения мероприятий по увеличению
допустимого времени пребывания персонала в поле, если 𝑇доп < 8ч
В качестве защиты от ЭП применяются: стационарные, переносные и
передвижные экранирующие устройства; съемные экранирующие
устройства, устанавливаемые на машинах и механизмах; комплекты
индивидуальные экранирующие.
Устройства экранирующие – должны обеспечить снижение ЭП до
уровня, допустимого для пребывания человека в течении рабочего дня без
средств индивидуальной защиты, - не более 5 кВ/м.
Комплекты индивидуальные экранирующие – экранирующая:
изолирующие площадки, специальная обувь, изолирующие перчатки, экран
для лица в комплекте с каской, брюки или полукомбинезон, куртка с
капюшоном.
Расчет санитарно-защитной зоны
В целях защиты населения от действия ЭП ВЛ, выделяют санитарнозащитные зоны (территория вдоль трассы ВЛ, где напряженность не
превышает 1 кВ/м. В СН-2971-84, для ВЛ 330 кВ допустимое расстояние от
проекции на землю крайних фазных проводов ВЛ с горизонтальным
расположением проводов до границы санитарно-защитных зон составляет
20м. Если судить по графикам распределения напряженности, напряженность
не превышает 1 кВ/м на расстоянии 30 м от точки х0, из чего можно
предположить, что следует установить санитарную зону S = 30м.
Результаты расчёта напряжённости Н МП под проводами ВЛ при
заданном в табл. 1 значении силы тока Iф в фазных проводах ВЛ в виде
соответствующих графиков распределений Н(х) и значений максимальной
напряжённости поля 𝐻𝑚𝑎𝑥=max [Н(х)]
Iном = 600А, Hмах = 16.42 А/м
IНБ РАБ = 1,15 Iном = 690А, Hмах = 18,8 А/м
Учитывая то, что ПДУ воздействия периодического магнитного поля
частотой 50 Гц при общем воздействии и времени пребывания 8 часов
составляет 80 А/м, дополнительной защиты от воздействия магнитного поля
для персонала не требуется в течение всей рабочей смены
Результаты
Емах, В/м (ном)
8,2
Емах, В/м
9,4
Нмах, А/м
18,8
Тдоп, ч
3
Выводы по результатам проделанной работы, включающие
полученные расчётные значения 𝐸𝑚𝑎𝑥, S, 𝑇доп, 𝐻𝑚𝑎𝑥, а также
предложения по увеличению значения 𝑇доп
В ходе выполнения лабораторной работы были рассчитаны
максимальное значение напряженностей электрического поля при
Unom=330кВ Emax=8,2кВ/м, а при Unom=379,5кВ Emax=9,42кВ/м.
Определено время работы персонала под воздействием данного поля, при
Unom=330 кВ время работы составляет 4,1 часа, а при Unom=379,5 кВ 3,3
часа. Определена напряженность магнитного поля Hmax= 18,77 А/м.
Описаны возможные мероприятия по увеличению допустимого времени
пребывания персонала, а также найдена расчётная ширина S санитарнозащитной зоны ВЛ.
Контрольные вопросы
7. Поясните, как ЭП ПЧ наводит токи в находящемся в нём живом
организме?
Человек, находясь в переменном электрическом поле, подвергается
действию переменного потенциала поля, под влиянием которого через его
тело протекает емкостной ток. Величина емкостного тока определяется
напряженностью электрического поля, сопротивлением тела человека, обуви
и удельным сопротивлением поверхностного слоя земли, по которому этот
ток растекается. Величина напряженности поля определяется расстоянием от
токоведущих частей установки до места нахождения человека: чем больше
расстояние, тем меньше напряженность поля.
8. Какие нормы по допустимым значениям ЭП ПЧ и времени пребывания
в нём Вам известны?
Предельно-допустимый уровень напряженности ЭП ПЧ в течении смены
равен 5 кВ/м, при напряженности от 5 до 20 кВ/м, допустимое время
пребывания в ЭП ПЧ определяется по формуле: 𝑇 ൌ
50 Е ൌ 2 При
напряженности от 20 до 25 кВ/м допускается пребывание не более 10 мин,
при более 25 кВ/м пребывание без средств защиты запрещено.
9. Что такое магнитное поле?
Что является источником МП при постоянном и переменном
напряжении? Магнитное поле – это форма материи, существующая вокруг
движущихся зарядов. Источниками МП являются токи. Источником
постоянного магнитного поля служит постоянный электрический ток.
Переменные электрические токи порождают переменные магнитные поля.