АННОТАЦИЯ
Дипломная работа посвящена исследованию электрических полей не стандартных многоцепных высоковольтных линий электропередач, проходящих по Костромской области. Такими линиями являются коридоры из параллельных линий. Эти коридоры в основном проходят по сельской местности и необходимо защищать сельскохозяйственные объекты от электрического поля этих линий. Произведен расчет и анализ электрического поля 16-ти коридоров в нормальных и аварийных режимах. Исследована возможность экранирования электрического поля под этими коридорами.
Разработана инструкция по ликвидации аварийных режимов работы на подстанции 110/35/10 кВ. Представлен материал по воздействию электрического поля на живые организмы.
Произведены расчёты по стоимости экрана, когда используются деревянные опоры и когда, используются отпайки от имеющихся опор.
Написана программа расчета электрических полей трехфазной линии на языке Turbo Pascal.
Пояснительная записка дипломной работы состоит из 94 страниц основного текста, 45 таблиц, 30 рисунков, 1 приложения и 11 листов графической части.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Нормирование электрических полей
2. Теория расчета электрических полей
3. Исследование электрического поля, создаваемого коридорами параллельных линий
3.1 Исследование электрического поля, создаваемого коридором ВЛ 110/110
3.2 Исследование электрического поля, создаваемого коридором ВЛ 10/110/110/110
3.3 Исследование электрического поля, создаваемого коридором ВЛ 10/110/110/500
3.4 Исследование электрического поля, создаваемого коридором ВЛ 10/35
3.5 Исследование электрического поля, создаваемого коридором ВЛ 10/35/110
3.6 Исследование электрического поля, создаваемого коридором ВЛ 10/500
3.7 Исследование электрического поля, создаваемого коридором ВЛ 110/110/110
3.8 Исследование электрического поля, создаваемого коридором ВЛ 110/110/110/500
3.9 Исследование электрического поля, создаваемого коридором ВЛ 110/110/35/35/220
3.10 Исследование электрического поля, создаваемого коридором ВЛ 110/500
3.11 Исследование электрического поля, создаваемого коридором ВЛ 110/500/110
3.12 Исследование электрического поля, создаваемого коридором ВЛ 220/220
3.13 Исследование электрического поля, создаваемого коридором ВЛ 220/220/220/220/500
3.14 Исследование электрического поля, создаваемого коридором ВЛ 220/35
3.15 Исследование электрического поля, создаваемого коридором ВЛ 220/500
3.16 Исследование электрического поля, создаваемого коридором ВЛ 220/500/220/35
4. Экранирование электрического поля с помощью пассивных тросовых экранов
5. Безопасность и экологичность
5.1 Решения российской федерации по безопасности труда и экологическим аспектам
5.2 Требования к персоналу, работающему в условиях воздействия электрических полей
5.3 Характеристика опасных и вредных факторов
5.4 Пожарная безопасность
5.5 Экологичность проекта
5.6 Инструкция по технике безопасности при ликвидации аварий и ненормальных режимов на ПС110/35/10 Кв Восточная-2, Василёво и Южная
5.7 выводы по разделу
6. Расчёт стоимости экранов для снижения
Электрического поля
Заключение
Список использованных источников
Приложение
ВВЕДЕНИЕ
В связи со строительством воздушных линий электропередачи высокого (35...220 кВ) и сверхвысокого (330...500 кВ) напряжения, ростом площади городов и других населенных пунктов все более актуальным становится вопрос исследования и ограничения экологического влияния линий электропередачи.
Одним из параметров оценки экологического влияния является уровень напряженности электрического поля, создаваемого в пространстве, окружающем линию.
Исследование воздействия электрического поля на живые организмы ведутся медиками и энергетиками давно, но до сих пор механизм воздействия поля на живые организмы не изучен. В Томском университете были проведены исследования по влиянию электрического поля на студентов. Было показано, что электрическое поле влияет на пульс, давление и самочувствие человека.
Однако последние исследования показали, что большой уровень электрического поля может вызвать негативные последствия на живые организмы даже при кратковременном воздействии в течение нескольких минут или даже секунд. При длительном систематическом пребывании человека в электрическом поле могут возникать изменения функционального состояния нервной, сердечно - сосудистой, иммунной систем, так же имеется вероятность увеличения риска развития лейкозов и злокачественных новообразований центральной нервной системы. Это происходит потому, что под действием электрического поля в различных частях организма человека (сосуды, сердце, печень, мышцы и т. д.) протекают микротоки, которые могут превышать микротоки, вырабатываемые мозгом человека для управления той или иной частью организма. Микротоки под действием электрического поля могут восприниматься как команды мозга. Это может стать причиной заболевания того или иного органа или стать причиной старения. Нормами по ограничению электрического поля установлены лишь некоторые пороговые значения в зависимости от количества часов пребывания в зоне воздействия электрического поля и показано, что воздействие зависит от вида самого поля (переменное, постоянное, вращающееся, пульсирующее для исследования электрического поля необходимо уметь не только измерять его напряженность, но и рассчитывать эту напряженность в любой точке пространства вокруг линии.
Данная работа посвящена исследованию электрического поля создаваемого многоцепными коридорами линий, проходящими по Костромской области. Эти коридоры в основном проходят по сельской местности и необходимо защищать сельскохозяйственные объекты от электрического поля этих линий.
В первом разделе проведен обзор нормативных материалов, выпущенных в России и за рубежом и показано, что они устанавливают разные оценки нормирования электрического поля. За основу при исследованиях можно принять следующие ограничения напряженности электрического поля на высоте два метра от земли (рост человека):
- внутри жилых зданий – 0.5 кВ/м;
- на территории зоны жилой застройки - 1 кВ/м;
- в густонаселенной местности - 5 кВ/м;
- в средне населенной местности - 10 кВ/м;
- в слабо населенной местности - 15 кВ/м;
- в местности, не доступной для населения - 20 кВ/м;
Во втором разделе описана теория расчета электрического поля, создаваемого в любой точке пространства вокруг ЛЭП. Теория позволяет рассчитывать одну или несколько параллельных линий произвольной конструкции с учетом комплексного напряжения и заряда на каждом проводнике, т. е. позволяет рассчитывать не только нормальные симметричные режимы, но и любые аварийные режимы при отключении фаз в отличие от многих методик, которые используют упрощенный подход и позволяют рассчитывать только трехфазную линию при симметричной звезде напряжений на ее фазах. Показано, что вектор напряженности электрического поля под линией вращается с частотой сети и описывает своим концом эллипс, принимая максимальное (emax) и минимальное (emin) значения. Для оценки электрического поля рассчитывают его эллипсность (отношение emin/emax) и эффективные значения (emax/ ).
В третьем разделе исследовано электрическое поле создаваемое 16-тью коридорами параллельных ЛЭП, проходящих по территории Костромской области. Для каждого коридора параллельных линий было рассчитано электрическое поле, построены графики зависимости напряженности от координаты X. Расчёты проделаны для нормального режима и неполнофазных режимов при номинальном напряжении и при перенапряжениях.
В четвертом разделе исследована возможность экранирования электрического поля с помощью пассивных тросовых экранов. Рассчитано, что при помощи тросовых экранов, расположенных вдоль пролета можно снизить уровень электрического поля в среднем на 45 %.
Пятый раздел посвящен безопасности и экологичности эксплуатации воздушных линий электропередачи высокого и сверхвысокого напряжения. Рассмотрен вопрос подбора персонала для работы в зонах воздействия электрического поля, виды воздействия поля на живые организмы, а так же некоторые мероприятия по предотвращению возникновения пожаров под ЛЭП.
Шестой раздел посвящён расчёту экономических затрат для двух вариантов подвески экранов для снижения электрического поля. Расчёты показали, что капитальные вложения для подвески экранов на деревянные опоры составили 182.28 тыс. руб., а для подвески экрана при помощи отпайки от имеющихся опор равны – 133.75 тыс. руб. Из этого следует вывод, что экономически целесообразнее использовать второй вариант, так как он менее капиталоёмкий, требуется меньше инвестиций на его реализацию.
1. НОРМИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ
В настоящее время на международном уровне и в ряде экономически развитых странах, в том числе и в нашей, разработаны и утверждены документы, регламентирующие уровни электрических полей, создаваемых высоковольтным оборудованием и сооружениями. Первые нормы по электромагнитным полям были установлены в [1, 2, 3, 4, 5].
В России регламентируются уровни электрического поля частотой 50 Гц для условий производственных воздействий и уровни электрического поля, создаваемого воздушными линиями напряжением 330 - 1150 кВ для населения. Однако, эти нормы можно использовать при расчетах ЛЭП любого класса.
В 1984 г. Министерство здравоохранения СССР выпустило документ [6] “Санитарные нормы и правила защиты населения от воздействия электрического поля, создаваемого воздушными линиями электропередачи переменного тока промышленной частоты”, который содержит основные требования по обеспечению защиты населения от воздействий электрического поля, создаваемого воздушными линиями электропередачи напряжением 330 кВ. и выше переменного тока промышленной частоты и по размещению этих линий вблизи населенных пунктов.
Согласно этому документу установлены следующие предельно допустимые уровни напряженности электрического поля:
- внутри жилых зданий – 0.5 кВ/м;
- на территории зоны жилой застройки – 1 кВ/м;
- в населенной местности, вне зоны жилой застройки (земли городов в пределах городской черты в границах их перспективного развития на 10 лет, пригородные и зеленые зоны, курорты, земли поселков городского типа, в пределах поселковой черты и сельских населенных пунктов, в пределах черты этих пунктов), а также на территории огородов и садов – 5 кВ/м;
- на участках пересечения воздушных линий электропередачи с автомобильными дорогами I - IV категории – 10 кВ/м
- в ненаселенной местности (незастроенные местности, хотя бы и часто посещаемые людьми, доступные для транспорта и сельскохозяйственные угодья) – 15 кВ/м;
- в труднодоступной местности (не доступной для транспорта и сельскохозяйственных машин) и на участках, специально выгороженных для исключения доступа населения – 20 кВ/м;
Предельно допустимые значения напряженности нормируются для электрического поля не искаженного присутствием человека и определяются на высоте 1.8 м от уровня земли, а для помещения от уровня поля.
В целях защиты населения от воздействия электрического поля ВЛ устанавливаются санитарно - защитные зоны.
Санитарно - защитной зоной ВЛ является территория вдоль трассы ВЛ, в которой напряженность электрического поля превышает 1 кВ/м.
Для вновь проектируемых ВЛ, а также зданий и сооружений допускается принимать границы санитарно - защитных зон вдоль трассы ВЛ с горизонтальным расположением проводов, без средств снижения напряженности электрического поля по обе стороны от нее на расстояниях от проекции на землю крайних фазных проводов в направлении, перпендикулярном к ВЛ предоставленных в таблице 1.1:
Таблица 1.1 - Границы санитарно - защитных зон вдоль трассы ВЛ
| Напряжение ВЛ, кВ
|
Расстояние, м
|
| 330
|
20
|
| 500
|
30
|
| 750
|
40
|
| 1150
|
55
|
В пределах санитарно - защитной зоны запрещается:
- размещение жилых и общественных зданий и сооружений, площадок для стоянки и остановки всех видов транспорта, предприятий по обслуживанию автомобилей и складов нефти и нефтепродуктов;
- производить операции с горючим, выполнять ремонт машин и механизмов.
Машины и механизмы на пневматическом ходу, находящиеся в санитарно - защитных зонах ВЛ, должны быть заземлены. В качестве заземлителя допускается использовать металлическую цепь, соединенную с рамой или кузовом и касающуюся земли.
В этом документе также даются требования к размещению линий электропередачи по отношению к населенным пунктам. Ближайшее расстояние от оси проектируемых линий напряжением 750 - 1150 кВ до границы населенных пунктов, как правило, должно быть не менее:
- 250 м – для ВЛ напряжением 750 кВ;
- 300 м – для ВЛ напряжением 1150 кВ.
Расстояния безопасности от токоведущих частей линий электропередачи, находящихся под напряжением свыше 1000 В, при выполнении работ в охранных зонах линий лицами, не имеющими электротехнической квалификации регламентируются [7] ГОСТ 12.1.051 - 90.
Охранная зона вдоль воздушной линии электропередачи - это воздушное пространство над землей, ограниченное параллельными плоскостями, отстоящими по обе стороны линии на расстояние от крайних проводов по горизонтали, указанное в таблице 1.2
Таблица 1.2 - Границы охранных зон вдоль трассы ВЛ
| Напряжение линии, кВ
|
Расстояние, м
|
| до 20
|
10
|
| 20-35
|
15
|
| 35-110
|
20
|
| 110-220
|
25
|
| 220-500
|
30
|
| 500-750
|
40
|
| 750-1150
|
55
|
Охранная зона воздушных линий электропередачи, проходящих через водоемы, устанавливается в виде воздушного пространства над водной поверхностью водоемов, ограниченного параллельными вертикальными плоскостями, отстоящими по обе стороны линии на расстояние по горизонтали от крайних проводов для судоходных водоемов - 100 м, для несудоходных - на расстояние, указанное в таблице 1.2
В охранной зоне линий электропередачи запрещается проводить действия, которые могли бы нарушить безопасность и непрерывность эксплуатации или в ходе которых могла бы возникнуть опасность по отношению к людям. В частности, запрещается:
- размещать хранилища горюче-смазочных материалов;
- устраивать свалки;
- проводить взрывные работы;
- разводить огонь;
- сбрасывать и сливать едкие и коррозионные вещества и горюче-смазочные материалы;
- набрасывать на провода опоры и приближать к ним посторонние предметы, а также подниматься на опоры;
- проводить работы и пребывать в охранной зоне воздушных линий электропередачи во время грозы или экстремальных погодных условиях.
В пределах охранной зоны воздушных линий электропередачи без согласия организации, эксплуатирующей эти линии, запрещается осуществлять строительные, монтажные и поливные работы, проводить посадку и вырубку деревьев, складировать корма, удобрения, топливо и другие материалы, устраивать проезды для машин и механизмов, имеющих общую высоту с грузом или без груза от поверхности дороги более 4 м.
Выполнение работ в охранных зонах воздушных линий электропередачи с использованием различных подъемных машин и механизмов с выдвижной частью допускается только при условии, если расстояние по воздуху от машины (механизма) или от ее выдвижной или подъемной части, а также от рабочего органа или поднимаемого груза в любом положении (в том числе и при наибольшем подъеме или вылете) до ближайшего провода, находящегося под напряжением, будет не менее указанного в таблице 1.3
Таблица 1.3 - Допустимые расстояния от механизмов до ЛЭП
| Напряжение воздушной
линии, кВ
|
Расстояние, м
|
| Минимальное
|
минимальное, измеряемое техническими средствами
|
| до 20
|
2.0
|
2.0
|
| 20-35
|
2.0
|
2.0
|
| 35-110
|
3.0
|
4.0
|
| 110-220
|
4.0
|
5.0
|
| 220-400
|
5.0
|
7.0
|
| 400-750
|
9.0
|
10.0
|
| 750-1150
|
10.0
|
11.0
|
Выполнение поливных работ вблизи воздушных линий электропередачи, находящихся под напряжением, допускается в случаях, когда:
- при любых погодных условиях водная струя не входит в охранную зону;
- водная струя входит в охранную зону и поднимается на высоту не более 3 м от земли.
Министерством здравоохранения СССР в 1991 г. были выпущены “Санитарные нормы и правила выполнения работ в условиях воздействия электрических полей промышленной частоты” [8], в которых определены предельно допустимые уровни напряженности электрических полей частотой 50 Гц в зависимости от времени пребывания в условиях их воздействия и даны формулы для расчета времени пребывания.
Документ говорит:
a) пребывание в электрическом поле с уровнем напряженности, превышающим 25 кВ/м, без применения индивидуальных средств защиты не допускается.
b) при уровнях напряженности электрического поля 20 - 25 кВ/м время пребывания персонала в электрическом поле не должно превышать 10 мин.
c) пребывание персонала в электрическом поле с уровнем напряженности, не превышающем 5 кВ/м допускается в течение всего рабочего дня (8 ч).
d) при уровне напряженности электрического поля 5 - 20 кВ/м включительно допустимое время пребывания персонала рассчитывается по формуле:
где Е – уровень напряженности воздействующего электрического поля в контролируемой зоне (кВ/м);
Т – допустимое время пребывания персонала в электрическом поле с соответствующим уровнем напряженности, ч.
Расчет допустимой напряженности в зависимости от времени пребывания в электрическом поле при 0.5 ч<Т<8 ч производится по формуле:
Допустимое время может быть реализовано одноразово или дробно в течение рабочего дня. В остальное рабочее время необходимо либо использовать средства защиты, либо находиться в электрическом поле с напряженностью до 5 кВ/м.
e) при нахождении персонала в течение рабочего дня в зонах с различной напряженностью электрического поля допустимое время пребывания вычисляется по формуле:
где  - приведенное время, эквивалентное по биологическому действию пребывания в электрическом поле нижней границы нормируемой напряженности,
 - время пребывания в контролируемых зонах с напряженностью 
 - допустимое время пребывания в электрическом поле для соответствующих контролируемых зон по пп. b) и e).
Приведенное время не должно превышать 8 ч.
Количество контролируемых зон определяется перепадом уровней напряженности электрического поля на рабочем месте. Различие в уровнях напряженности электрического поля контролируемых зон устанавливается 1 кВ/м.
При подъеме на оборудование и конструкции с напряженностью электрического поля выше 5 кВ/м средства защиты должны применяться независимо от продолжительности работ. Использование ограничения продолжительности таких работ недопустимо.
В настоящее время в мире ведется работа по унификации подходов к нормированию электрического поля, в том числе промышленной частоты. Однако отсутствуют единые принципы обеспечения безопасности работающих и населения при воздействии электрического поля. В ряде западных стран и в международных рекомендациях нормативные величины электрического поля промышленной частоты значительно выше, чем в РФ. Следует отметить, что за исключением Болгарии и Чехословакии, нормативные значения носят лишь рекомендательный характер или устанавливаются в качестве контролируемых уровней, т. е. не служат стандартами, обязательными для соблюдения в законодательном порядке.
Таблица 1.4 - Зарубежные и международные нормативы электрических полей промышленной частоты (кВ/м) [10]
| Страна, организация
|
Для населения
|
Производственное воздействие
|
Характер документа
|
Основание
|
| Австралия
|
Как IRPA
|
Как IRPA
|
Руководство или рекомендации
|
Ограничение наведенной плотности тока
|
| Австрия
|
5;10 - до нескольких. ч/дн и может быть превышено на несколько минут (до 20 кВ/м на 5 мин)
|
10; до 30 (в зависимости от продолжительности (t. за рабочий день) t<80/E для Е между 10 – 30 кВ./м, хотя точная интерпретация этой формулы представлена в 3 стандартах, ее использующих)
|
Престандарт
|
Ограничение наведенной плотности тока
|
| Болгария
|
5; до 25 (при кратковременном воздействии)
|
Стандарт
|
Восприятие разрядов и эффекты на здоровье
|
| Чехословакия
|
15
|
Стандарт
|
Восприятие разрядов и эффекты на здоровье
|
| Швейцария
|
5
|
12.3
|
Руководство или рекомендации, Контроль и исследование уровней; могут иногда превышаться
|
Ограничение наведенной плотности тока
|
| Продолжение таблицы 1.4
|
| Страна, организация
|
Для населения
|
Производственное воздействие
|
Характер документа
|
Основание
|
| Италия
|
5 (для зон, где население может проводить значительную часть дня) 10 (для случаев ограничения воздействия несколькими часами в день и для установления минимального расстояния от ВЛ)
|
Порядок, правила, нормы чаще утвержденные
|
Возможное влияние на здоровье
|
| Польша
|
1 (в домах, больницах, школах и т. п.), 10
|
15.20 (до 2 ч)
|
Порядок, правила, нормы, чаще утвержденные
|
Восприятие разрядов и эффекты на здоровье
|
| Германия ВРЕ Зона воздействия 1 (контролируемые зоны кратковременного воздействия)
Зона воздействия 2 (более длительные воздействия или зоны, где поля не контролируются)
|
21,32,30 (8.2 и 1 ч/дн, соответственно)
6.67
|
Порядок, правила, нормы, чаще утвержденные Контроль и исследование уровней; могут иногда превышаться
|
Ограничение наведенной плотности тока
|
| США - ACGIH (общество врачей - гигиенистов США) (60 Гц)
|
25
|
Руководство или рекомендации; Контроль и исследование уровней,
|
Ограничение наведенной плотности тока
|
| Продолжение таблицы 1.4
|
| Страна, организация
|
Для населения
|
Производственное воздействие
|
Характер документа
|
Основание
|
| Великобритания - NRPB
|
12
|
12
|
Руководство или рекомендации, Контроль и исследование уровней; могут иногда превышаться
|
Ограничение наведенной плотности тока
|
| CENELEC (Европейский комитет по электротехнической совместимости)
|
10
|
10; до 30 (в зависимости от продолжительности (t, за рабочий день) t< 80/Е для Е между 10-30 кВ./м, хотя точная интерпретация этой формулы представлена в 3 стандартах, ее использующих)
|
Престандарт; контроль и исследование уровней; могут иногда превышаться
|
Ограничение наведенной плотности тока; Восприятие разрядов
|
| CEU (Совет Европы)
|
6.1; 12.3; 19.6 (во избежание превышения каждого из этих уровней должны проводиться различные мероприятия)
|
Директивные указания по воздействию на работающих
|
Ограничение наведенной плотности тока
|
| IRPA (Международная ассоциация по защите от излучений) (50/60 Гц)
|
5 (до 24 ч/дн - ограничение, распространяющиеся на территории, где население может находиться существенную часть дня; 10 - до нескольких. ч/дн. и может быть превышено на несколько минут (до 20 кВ/м на 5 мин.)
|
10; до 30 (в зависимости от продолжительности (t, за рабочий день) t< 80/Е для Е между 10 – 30 кВ/м, хотя точная интерпретация этой формулы представлена в 3 стандартах ее использующих)
|
Руководство или рекомендации
|
Ограничение наведенной плотности тока
|
2. ТЕОРИЯ РАСЧЕТА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ
Алгоритм расчета разработан с учетом [11, 12, 13, 14, 15].
Напряженность в точке М пространства , кВ/м от заряда i - го проводника  , Кл равна:
где  – расстояние, м от точки М в пространстве до i - ого заряда  ;
 –диэлектрическая проницаемость вакуума,  Ф/м.
Чтобы получить формулы для расчета мгновенных, максимальных и действующих значений напряженности электрического поля в пространстве, окружающем линию электропередачи, сначала совмещаем комплексную плоскость с плоскостью поперечного сечения линии.
Рисунок 2.1 - Расположение проводников линии электропередачи в комплексной плоскости
|
Затем для данной точки М плоскости записываем уравнения для горизонтальной  и вертикальной  составляющих, создаваемых линейными зарядами ( k ) проводников линии
  ; (2.1)
  ,
где  – единичный вектор в направлении оси х;
 – единичный вектор в направлении оси y;
 – координата точки М, в которой вычисляется напряженность;
 – координаты i - ого проводника линии электропередачи;
 – координаты зеркально отраженного заряда i - ого проводника линии;
- комплексные заряды на i - ых проводниках ЛЭП, которые вычисляется по уравнениям Максвелла в матричной форме:
 , откуда 
где  – столбцовая матрица комплексных напряжений, В;
 – столбцовая матрица потенциальных коэффициентов;
 – столбцовая матрица комплексных зарядов, проводников, Кл.
переходя к мгновенным значениям
 , (2.2)
 ;
где  – потенциальные коэффициенты;
 – радиус i - го проводника, м;
 и  – соответственно амплитудное значение и фаза заряда на i - ом проводнике;
 и  – соответственно амплитуда и фаза напряжения на i - ом проводнике.
Амплитудное значение фазного напряжения на проводниках линии определяется через действующее значение номинального линейного напряжения как 
На основании (2.1) и (2.2) можно заключить, что мгновенные значения вертикальной и горизонтальной составляющих напряженности в данной точке пространства изменяются во времени по закону синуса:
 ; (2.3)
 ;
Мгновенное значение результирующей напряженности согласно рисунку 2.1:
 (2.4)
где  и  – соответственно амплитуды и мгновенные значения горизонтальной и вертикальной составляющих напряженности поля;
 и  – фазы горизонтальной и вертикальной составляющих напряженности поля, которые, как следует из (2.1) равны;
 (2.5)
Записывая результирующую напряженность как вектор, изменяющийся во времени и на комплексной плоскости (пространстве), получим
 (2.6)
где с учетом (2.3)
 (2.7)
 (2.8)
где  – направление результирующего вектора  в данный момент времени;
 – мгновенное значение этого вектора.
Анализ выражений (2.7) и (2.8) показывает, что в каждой точке пространства, окружающего проводники линии электропередачи, конец результирующего вектора напряженности электрического поля , описывает эллипс (рисок 2.2 б) за период времени, равный периоду изменения напряжения на фазах линии электропередачи.
 
Рисунок 2.2 - Изменение электрического поля в точке М плоскости поперечного сечения линии: а - во времени горизонтальной Ex
и вертикальной Ey
составляющих; б - в пространстве направления a и во времени Т результирующей напряженности Е
| 1) a = 0°, T=0; 2) a = 54,7°, T = 45; 3) Emax
, a = 68,34°, T=82,98; 4) a = 70,5°, T=90; 5) a = 90°, T=135; 6) a = 180°, T=180; 7) a = 234°, T=225;
8) a = 250,5°, T=270; 9) a = 270°, T=315; 10) Emin
, a = - 21,66°, T= -7,02;
|
Таким образом, в какие - то моменты времени величина результирующего вектора принимает максимальное и минимальное значения. Чтобы найти эти экстремальные значения, нужно взять производную по времени от выражения и приравнять ее к нулю:
 (2.9)
Решая уравнение (2.9), с учетом (2.8) получаем значения времени, при которых  принимает экстремальные значения:
 (2.10)
где
 ;
Подставляя (2.10) в (2.7) и (2.8), находим экстремальные значения результирующей напряженности поля:
 (2.11)
а так же их направления:
 (2.12)
Действующее значение напряженности в точке М пространства найдем по формуле изменения периодической величины:
 (2.13)
Таким образом, горизонтальная  и вертикальная  составляющие внешнего поля, создаваемого проводниками линии, синусоидальны, тогда как закон изменения во времени результирующего поля  не синусоидален.
На рисунке 2.2 в качестве примера, представлены графики, показывающие изменение величин  во времени и пространстве, для случая 
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ, СОЗДАВАЕМОГО КОРИДОРАМИ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ
Исследование электрического поля линий электропередачи были проведены для всех 16-ти коридоров. Эти коридоры состоят из следующих сочетаний линий: 10/110/110/110; 10/110/110/500; 10/35; 10/35/110; 10/500; 110/110; 110/110/110; 110/110/110/500; 110/110/35/35/220; 110/500; 110/500/110; 220/220; 220/220/220/220/500; 220/35; 220/500; 220/500/220/35.
Электрическое поле обычных (традиционных) ЛЭП исследовано на кафедре ИТВЭ как в нормальных, так и в аварийных режимах работы.
Однако, в каждой энергосистеме существуют коридоры из параллельных линий, присущие только этой энергосистеме. В основном это линии, отходящие от электростанций или от мощных подстанций.
Представляет интерес исследование электрических полей таких коридоров, проходящих по Костромской области. Эти коридоры не заходят в города, а проходят вблизи с/х объектов: птичников, садов и полей, т.е. воздействию от таких коридоров подвергаются в первую очередь жители и работники сел, а так же животные.
Для проведения исследований были получены данные (от ОАО «Костромаэнерго») обо всех коридорах ЛЭП, проходящих по Костромской области, которые представлены в таблице 3.1.
Таблица 3.1 – Данные о коридорах ЛЭП в ОАО «Костромаэнерго».
| Номер п/п
|
Наименование ВЛ (название, класс напряжения (кВ), место измерения)
|
Влияющие ВЛ (название, класс напряжения,кВ)
|
Расстояние между ВЛ, м
|
| 1
|
ВЛ-110 Галич-Антропово(р)
Оп.№154
|
ВЛ-110 Нея-Антропово(т)
|
40
|
| 2
|
ВЛ-220 Борок-Галич
Оп.№10,88,166
|
ВЛ-500 КАЭС-Вятка
|
55
|
| 3
|
ВЛ-220 Борок-Галич
Оп.№166,183,188
|
ВЛ-220 Кострома-Галич
|
50
|
| 4
|
ВЛ-220 Борок-Галич
Оп.№166,173
|
ВЛ-35 Галич-ПТФ
|
40
|
| 5
|
ВЛ-220 Борок-Галич
Оп.№166
|
ВЛ-500 КАЭС-Вятка
ВЛ-220 Кострома-Галич
ВЛ-35 Галич-ПТФ
|
55
55
40
|
| 6
|
ВЛ-110 Галич-Антропово(р)
Оп.№152
|
ВЛ-500 КАЭС-Вятка
|
50
|
| 7
|
ВЛ-110 Борок-Галич (т)
Оп.№1
|
ВЛ-110 Борок-Новая
ВЛ-110 Борок-Буй
|
40
40
|
| 8
|
ВЛ-110 Галич-Антропово(т)
Оп.№152
|
ВЛ-500 КАЭС-Вятка
ВЛ-110 Галич-Антропово(р)
|
50
50
|
| 9
|
ПС Лопарево ф10-03
Оп.№49,56
|
ВЛ-500 КАЭС-Вятка
|
40
|
| 10
|
ПС Галич ф10-03 Отпайка на Шокшу
Оп.№1,2,3
|
ВЛ-110 Галич-Антропово(2 цепн.)
Пересеч.ВЛ-110 Галич-Чухлома
|
30
40
|
| 11
|
ВЛ-110 Шарья(р)-Поназырево(т)
Оп.№33
|
ВЛ-110 Шарья(т)-Поназырево(т)
ВЛ-110 Шарья(р)-Рождественское
ЛЭП-500 КАЭС-Вятка
|
40
40
50
|
| Продолжение таблицы 3.1
|
| 12
|
ВЛ 10КВ Ф 10-04 от РУ Поназырево10кВ.до ф 10-09 ПС Якшанга 110/10 кВ
Опора №100
|
ВЛ 110 Шарья(р)-Поназырево(т)
ВЛ 110 Шарья(т)- Поназырево(т)
ЛЭП-500 КАЭС-Вятка.
|
30
40
50
|
| 13
|
ВЛ ф 10-03 ПС Ильинское35/10кВ.
Опора №11
|
ВЛ-35 Боговарово -Ильинское
|
25
|
| 14
|
ВЛ ф 10-05 ПС Пыщуг 110/35/10 кВ.
Опора №112
|
ВЛ-35 Пыщуг-Кривячка
Вл-110 Пыщуг-Новинское
|
25
35
|
| 15
|
ВЛ 110 КВ от ПС Кострома-2 до ТЭЦ-2.
|
ВЛ 110 КВ от ПС Кострома-2 до ТЭЦ-2.
ВЛ 35 КВ от ПС Кострома-2 на Никольское.
ВЛ 35 КВ от ПС Кострома-2 на Караваево.
ВЛ 220 КВ от ПС Кострома-2 на Галич.
|
40
35
30
40
|
| 16
|
ВЛ 220 КВ от ПС Костромской ГРЭС (двухцепная).
|
ВЛ 220 КВ от ПС Костромской ГРЭС (двухцепная).
ВЛ 500 КВ от ПС Костромской ГРЭС.
|
50
55
|
Допустимые охранные зоны ЛЭП согласно ПУЭ представлены в таблице 3.2.
Таблица 3.2 – Допустимые охранные зоны воздушных линий электропередач (согласно ПУЭ/Минэнерго РФ. - 7-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 2000. - 648с.)
| Класс напряжения ВЛ, кВ
|
Охранная зона ВЛ, м
|
| До 1
|
2
|
| 1-20
|
10
|
| 35
|
15
|
| 110
|
20
|
| 150,220
|
25
|
| 330,400,500
|
30
|
| 750
|
40
|
| 1150
|
55
|
Зона вдоль переходов через водоемы: 100 м для несудоходных водоемов (для судоходных водоемов охранные зоны как на суше).
На основе данных таблиц 3.1 и 3.2, а так же справочной литературы были составлены исходные данные по всем коридорам, которые необходимы для задания в компьютерную программу, разработанную на кафедре ИТВЭ.
Всего были рассчитаны электрические поля 16 коридоров. Расчеты велись как в нормальном, так и в аварийных режимах работы:
1) Режим с отключенной фазой А одной линии.
2) Режим с отключенной фазой В одной линии.
3) Режим перенапряжения одной линии.
4) Режим перенапряжения с отключенной фазой А одной линии.
5) Режим перенапряжения с отключенной фазой B одной линии.
3.1 Исследование электрического поля, создаваемого коридором ВЛ 110/110
Для коридора из двух параллельных линий (110/110), исходные данные которого указаны в таблице 3.1 было рассчитано электрическое поле для всех режимов работы линий, построены изолинии электрического поля и графики зависимости напряженности от координаты X. Результаты расчетов сведены в таблицы 3.3-3.8.
На рисунках 3.1, 3.3, 3.5, 3.7, 3.9, 3.11 представлены изолинии (линии равной напряженности) E=10 кВ/м электрического поля в нормальном и аварийных режимах.
На рисунках 3.2, 3.4, 3.6, 3.8, 3.10, 3.12 построены графики изменения напряженности на высоте двух метров от земли под линиями.
Таблица 3.3. - Мгновенные и действующие значения напряженности электрического поля (кВ/м) в центре пролета линии на высоте Н=2 метра над землей при нормальном режиме работы коридора.
| Координата
по оси
X, м
|
Максимальное деленное на
корень из двух кВ/м
|
Действую
щее Eд, кВ/м
|
Максимальное Emax, кВ/м
|
Минимальное Emin, кВ/м
|
Элипсность
Emin/Emax
|
Горизонтальная составляющая Ex, кВ/м
|
Вертикальная составляющая Eу, кВ/м
|
| -10.00
|
.512
|
.521
|
.724
|
.137
|
.18851
|
.195
|
.483
|
| -8.00
|
.740
|
.751
|
1.046
|
.182
|
.17363
|
.282
|
.696
|
| -6.00
|
1.057
|
1.071
|
1.495
|
.243
|
.16231
|
.340
|
1.015
|
| -4.00
|
1.361
|
1.386
|
1.925
|
.371
|
.19283
|
.293
|
1.355
|
| -2.00
|
1.372
|
1.460
|
1.940
|
.708
|
.36484
|
.575
|
1.342
|
| .00
|
1.044
|
1.361
|
1.477
|
1.235
|
.83597
|
.873
|
1.044
|
| 2.00
|
1.357
|
1.448
|
1.920
|
.713
|
.37115
|
.574
|
1.329
|
| 4.00
|
1.342
|
1.368
|
1.897
|
.375
|
.19782
|
.299
|
1.334
|
| 6.00
|
1.032
|
1.047
|
1.460
|
.251
|
.17184
|
.349
|
.988
|
| 8.00
|
.710
|
.724
|
1.005
|
.197
|
.19636
|
.292
|
.663
|
| 10.00
|
.480
|
.493
|
.678
|
.161
|
.23759
|
.206
|
.448
|
| 12.00
|
.335
|
.348
|
.474
|
.132
|
.27877
|
.140
|
.319
|
| 14.00
|
.251
|
.263
|
.355
|
.109
|
.30817
|
.098
|
.244
|
| 16.00
|
.205
|
.215
|
.290
|
.093
|
.32146
|
.073
|
.202
|
| 18.00
|
.182
|
.191
|
.257
|
.083
|
.32383
|
.060
|
.181
|
| 20.00
|
.175
|
.184
|
.247
|
.080
|
.32344
|
.057
|
.175
|
| 22.00
|
.182
|
.191
|
.257
|
.083
|
.32383
|
.060
|
.181
|
| 24.00
|
.205
|
.215
|
.290
|
.093
|
.32146
|
.073
|
.202
|
| 26.00
|
.251
|
.263
|
.355
|
.109
|
.30817
|
.098
|
.244
|
| 28.00
|
.335
|
.348
|
.474
|
.132
|
.27877
|
.140
|
.319
|
| 30.00
|
.480
|
.493
|
.678
|
.161
|
.23759
|
.206
|
.448
|
| 32.00
|
.710
|
.724
|
1.005
|
.197
|
.19636
|
.292
|
.663
|
| 34.00
|
1.032
|
1.047
|
1.460
|
.251
|
.17184
|
.349
|
.988
|
| 36.00
|
1.342
|
1.368
|
1.897
|
.375
|
.19782
|
.299
|
1.334
|
| 38.00
|
1.357
|
1.448
|
1.920
|
.713
|
.37115
|
.574
|
1.329
|
| Продолжение таблицы 3.3
|
| 40.00
|
1.044
|
1.361
|
1.477
|
1.235
|
.83597
|
.873
|
1.044
|
| 42.00
|
1.372
|
1.460
|
1.940
|
.708
|
.36484
|
.575
|
1.342
|
| 44.00
|
1.361
|
1.386
|
1.925
|
.371
|
.19283
|
.293
|
1.355
|
| 46.00
|
1.057
|
1.071
|
1.495
|
.243
|
.16231
|
.340
|
1.015
|
| 48.00
|
.740
|
.751
|
1.046
|
.182
|
.17363
|
.282
|
.696
|
| 50.00
|
.512
|
.521
|
.724
|
.137
|
.18851
|
.195
|
.483
|
Рисунок 3.1. – Электрическое поле коридора 110,110 в поперечной плоскости (нормальный режим, изолинии 10 A/м).
Рисунок 3.2.- Зависимость Emax/1.41 от координаты X на уровне двух метров от земли. Нормальный режим.
Таблица 3.4. - Мгновенные и действующие значения напряженности электрического поля (кВ/м) в центре пролета линии на высоте Н=2 метра над землей при отключенной фазе А 2-й линии.
| Координата
по оси
X, м
|
Максимальное
деленное на
корень из двух
 кВ/м
|
Действую
щее Eд, кВ/м
|
Максимальное
Emax,
кВ/м
|
Минимальное
Emin,
кВ/м
|
Элипсность
Emin/Emax
|
Горизонтальная
составляющая
Ex, кВ/м
|
Вертикальная
составляющая
Eу, кВ/м
|
| -10.00
|
.496
|
.506
|
.701
|
.141
|
.20156
|
.196
|
.466
|
| -8.00
|
.723
|
.735
|
1.022
|
.185
|
.18064
|
.283
|
.678
|
| -6.00
|
1.041
|
1.055
|
1.472
|
.244
|
.16555
|
.341
|
.998
|
| -4.00
|
1.346
|
1.371
|
1.904
|
.371
|
.19494
|
.293
|
1.340
|
| -2.00
|
1.358
|
1.448
|
1.920
|
.709
|
.36917
|
.576
|
1.328
|
| .00
|
1.035
|
1.357
|
1.464
|
1.241
|
.84758
|
.878
|
1.035
|
| 2.00
|
1.366
|
1.458
|
1.932
|
.718
|
.37169
|
.584
|
1.336
|
| 4.00
|
1.359
|
1.388
|
1.922
|
.397
|
.20668
|
.307
|
1.354
|
| 6.00
|
1.061
|
1.080
|
1.501
|
.285
|
.18994
|
.347
|
1.023
|
| 8.00
|
.756
|
.774
|
1.069
|
.235
|
.21983
|
.286
|
.719
|
| 10.00
|
.548
|
.565
|
.776
|
.192
|
.24709
|
.198
|
.529
|
| 12.00
|
.433
|
.445
|
.612
|
.147
|
.23986
|
.129
|
.426
|
| 14.00
|
.376
|
.384
|
.532
|
.106
|
.19900
|
.083
|
.375
|
| 16.00
|
.354
|
.357
|
.500
|
.074
|
.14797
|
.053
|
.353
|
| 18.00
|
.350
|
.352
|
.495
|
.051
|
.10267
|
.036
|
.350
|
| 20.00
|
.360
|
.361
|
.509
|
.034
|
.06690
|
.029
|
.359
|
| 22.00
|
.381
|
.381
|
.538
|
.021
|
.03908
|
.030
|
.380
|
| 24.00
|
.412
|
.412
|
.582
|
.009
|
.01615
|
.036
|
.410
|
| 26.00
|
.454
|
.454
|
.641
|
.004
|
.00548
|
.046
|
.451
|
| 28.00
|
.506
|
.506
|
.715
|
.022
|
.03048
|
.057
|
.503
|
| 30.00
|
.566
|
.568
|
.801
|
.053
|
.06615
|
.072
|
.563
|
| 32.00
|
.633
|
.638
|
.895
|
.112
|
.12484
|
.103
|
.629
|
| 34.00
|
.707
|
.724
|
1.000
|
.220
|
.22013
|
.179
|
.702
|
| 36.00
|
.840
|
.879
|
1.188
|
.366
|
.30800
|
.323
|
.818
|
| 38.00
|
1.182
|
1.218
|
1.672
|
.415
|
.24814
|
.498
|
1.111
|
| 40.00
|
1.706
|
1.720
|
2.413
|
.311
|
.12906
|
.505
|
1.645
|
| 42.00
|
2.050
|
2.051
|
2.899
|
.097
|
.03359
|
.139
|
2.046
|
| 44.00
|
1.911
|
1.913
|
2.703
|
.111
|
.04122
|
.298
|
1.889
|
| 46.00
|
1.492
|
1.498
|
2.109
|
.199
|
.09435
|
.420
|
1.438
|
| 48.00
|
1.094
|
1.103
|
1.548
|
.190
|
.12280
|
.348
|
1.046
|
| 50.00
|
.809
|
.815
|
1.144
|
.147
|
.12848
|
.247
|
.777
|
Рисунок 3.3. – Электрическое поле коридора 110,110 в поперечной плоскости (режим с отключенной фазой А 2-й линии, изолинии 10 A/м).
Рисунок 3.4.- Зависимость Emax/1.41 от координаты X на уровне двух метров от земли. Отключена фаза А 2-й линии.
Таблица 3.5. - Мгновенные и действующие значения напряженности электрического поля (кВ/м) в центре пролета линии на высоте Н=2 метра над землей при отключенной фазе B 2-й линии.
| Координата
по оси
X, м
|
Максимальное
деленное на
корень из двух
кВ/м
|
Действую
щее Eд, кВ/м
|
Максимальное
Emax,
кВ/м
|
Минимальное
Emin,
кВ/м
|
Элипсность
Emin/Emax
|
Горизонтальная
составляющая
Ex, кВ/м
|
Вертикальная
составляющая
Eу, кВ/м
|
| -10.00
|
.515
|
.522
|
.728
|
.118
|
.16264
|
.195
|
.484
|
| -8.00
|
.748
|
.757
|
1.058
|
.163
|
.15443
|
.281
|
.703
|
| -6.00
|
1.069
|
1.081
|
1.512
|
.228
|
.15086
|
.338
|
1.027
|
| -4.00
|
1.376
|
1.400
|
1.946
|
.366
|
.18791
|
.291
|
1.370
|
| -2.00
|
1.389
|
1.478
|
1.964
|
.716
|
.36426
|
.575
|
1.362
|
| .00
|
1.075
|
1.385
|
1.520
|
1.235
|
.81219
|
.873
|
1.075
|
| 2.00
|
1.386
|
1.474
|
1.960
|
.708
|
.36123
|
.570
|
1.359
|
| 4.00
|
1.371
|
1.393
|
1.939
|
.346
|
.17855
|
.280
|
1.365
|
| 6.00
|
1.061
|
1.070
|
1.501
|
.196
|
.13065
|
.333
|
1.017
|
| 8.00
|
.734
|
.739
|
1.038
|
.121
|
.11620
|
.279
|
.685
|
| 10.00
|
.492
|
.494
|
.696
|
.067
|
.09699
|
.195
|
.454
|
| 12.00
|
.328
|
.329
|
.465
|
.026
|
.05512
|
.132
|
.301
|
| 14.00
|
.217
|
.217
|
.307
|
.009
|
.02891
|
.093
|
.196
|
| 16.00
|
.139
|
.142
|
.197
|
.042
|
.21268
|
.073
|
.122
|
| 18.00
|
.085
|
.103
|
.120
|
.083
|
.68807
|
.067
|
.078
|
| 20.00
|
.103
|
.115
|
.146
|
.070
|
.48178
|
.070
|
.091
|
| 22.00
|
.166
|
.169
|
.235
|
.045
|
.19077
|
.081
|
.148
|
| 24.00
|
.251
|
.252
|
.355
|
.032
|
.09093
|
.102
|
.231
|
| 26.00
|
.366
|
.366
|
.517
|
.027
|
.05199
|
.135
|
.341
|
| 28.00
|
.524
|
.525
|
.741
|
.025
|
.03341
|
.185
|
.491
|
| 30.00
|
.748
|
.748
|
1.058
|
.021
|
.01961
|
.258
|
.703
|
| 32.00
|
1.063
|
1.063
|
1.503
|
.001
|
.00061
|
.345
|
1.005
|
| 34.00
|
1.471
|
1.472
|
2.080
|
.076
|
.03661
|
.396
|
1.417
|
| 36.00
|
1.871
|
1.884
|
2.646
|
.312
|
.11781
|
.335
|
1.854
|
| 38.00
|
1.995
|
2.077
|
2.821
|
.815
|
.28885
|
.582
|
1.993
|
| 40.00
|
1.873
|
2.066
|
2.648
|
1.235
|
.46622
|
.873
|
1.873
|
| 42.00
|
2.006
|
2.087
|
2.838
|
.814
|
.28674
|
.582
|
2.004
|
| 44.00
|
1.890
|
1.903
|
2.673
|
.312
|
.11692
|
.329
|
1.874
|
| 46.00
|
1.497
|
1.498
|
2.117
|
.078
|
.03678
|
.386
|
1.447
|
| 48.00
|
1.097
|
1.097
|
1.552
|
.002
|
.00102
|
.335
|
1.045
|
| 50.00
|
.792
|
.792
|
1.120
|
.017
|
.01487
|
.246
|
.753
|
Рисунок 3.5. – Электрическое поле коридора 110,110 в поперечной плоскости (режим с отключенной фазой B 2-й линии, изолинии 10 A/м).
Рисунок 3.6.- Зависимость Emax/1.41 от координаты X на уровне двух метров от земли. Отключена фаза B 2-й линии.
Таблица 3.6. - Мгновенные и действующие значения напряженности электрического поля (кВ/м) в центре пролета линии на высоте Н=2 метра над землей при перенапряжении.
| Координата
по оси
X, м
|
Максимальное
деленное на
корень из двух
кВ/м
|
Действующее Eд, кВ/м
|
Максимальное
Emax,
кВ/м
|
Минимальное
Emin,
кВ/м
|
Элипсность
Emin/Emax
|
Горизонтальная
составляющая
Ex, кВ/м
|
Вертикальная
составляющая
Eу, кВ/м
|
| -10.00
|
.513
|
.523
|
.726
|
.140
|
.19289
|
.195
|
.485
|
| -8.00
|
.740
|
.751
|
1.046
|
.185
|
.17726
|
.282
|
.696
|
| -6.00
|
1.056
|
1.070
|
1.493
|
.246
|
.16457
|
.340
|
1.015
|
| -4.00
|
1.359
|
1.385
|
1.922
|
.372
|
.19367
|
.293
|
1.353
|
| -2.00
|
1.369
|
1.457
|
1.936
|
.705
|
.36431
|
.574
|
1.339
|
| .00
|
1.038
|
1.356
|
1.468
|
1.233
|
.84031
|
.872
|
1.038
|
| 2.00
|
1.349
|
1.440
|
1.908
|
.712
|
.37324
|
.573
|
1.321
|
| 4.00
|
1.332
|
1.359
|
1.884
|
.378
|
.20084
|
.302
|
1.325
|
| 6.00
|
1.022
|
1.038
|
1.445
|
.258
|
.17845
|
.353
|
.976
|
| 8.00
|
.699
|
.715
|
.989
|
.208
|
.21061
|
.296
|
.650
|
| 10.00
|
.469
|
.485
|
.663
|
.176
|
.26526
|
.210
|
.437
|
| 12.00
|
.328
|
.345
|
.464
|
.150
|
.32301
|
.145
|
.313
|
| 14.00
|
.251
|
.267
|
.355
|
.128
|
.35964
|
.103
|
.246
|
| 16.00
|
.216
|
.229
|
.305
|
.110
|
.35912
|
.080
|
.215
|
| 18.00
|
.206
|
.218
|
.292
|
.098
|
.33424
|
.069
|
.206
|
| 20.00
|
.215
|
.225
|
.304
|
.093
|
.30764
|
.068
|
.214
|
| 22.00
|
.239
|
.248
|
.337
|
.098
|
.28963
|
.076
|
.236
|
| 24.00
|
.282
|
.293
|
.399
|
.111
|
.27873
|
.096
|
.277
|
| 26.00
|
.355
|
.368
|
.502
|
.134
|
.26750
|
.131
|
.344
|
| 28.00
|
.478
|
.493
|
.676
|
.168
|
.24816
|
.191
|
.454
|
| 30.00
|
.682
|
.699
|
.965
|
.211
|
.21887
|
.284
|
.638
|
| 32.00
|
1.006
|
1.023
|
1.423
|
.265
|
.18660
|
.404
|
.940
|
| 34.00
|
1.456
|
1.476
|
2.059
|
.344
|
.16725
|
.484
|
1.394
|
| 36.00
|
1.888
|
1.924
|
2.670
|
.522
|
.19570
|
.416
|
1.878
|
| 38.00
|
1.909
|
2.035
|
2.699
|
.998
|
.36968
|
.804
|
1.869
|
| 40.00
|
1.469
|
1.911
|
2.077
|
1.730
|
.83286
|
1.223
|
1.468
|
| 42.00
|
1.923
|
2.047
|
2.719
|
.993
|
.36520
|
.805
|
1.882
|
| 44.00
|
1.908
|
1.942
|
2.698
|
.519
|
.19223
|
.410
|
1.899
|
| 46.00
|
1.481
|
1.500
|
2.094
|
.336
|
.16069
|
.475
|
1.422
|
| 48.00
|
1.036
|
1.051
|
1.465
|
.250
|
.17102
|
.395
|
.974
|
| 50.00
|
.716
|
.728
|
1.012
|
.188
|
.18531
|
.273
|
.67
|
Рисунок 3.7. – Электрическое поле коридора 110,110 в поперечной плоскости (режим перенапряжения, изолинии 10 A/м).
Рисунок 3.8.- Зависимость Emax/1.41 от координаты X на уровне двух метров от земли. Режим перенапряжения.
Таблица 3.7. - Мгновенные и действующие значения напряженности электрического поля (кВ/м) в центре пролета линии на высоте Н=2 метра над землей при перенапряжении с отключенной фазой А 2-й линии.
| Координата
по оси
X, м
|
Максимальное
деленное на
корень из двух
кВ/м
|
Действую
щее Eд, кВ/м
|
Максимальное
Emax,
кВ/м
|
Минимальное
Emin,
кВ/м
|
ЭлипсностьEmin/Emax
|
Горизонтальная
составляющая
Ex, кВ/м
|
Вертикальная
составляющая
Eу, кВ/м
|
| -10.00
|
.491
|
.501
|
.694
|
.147
|
.21176
|
.196
|
.461
|
| -8.00
|
.716
|
.729
|
1.013
|
.190
|
.18742
|
.284
|
.671
|
| -6.00
|
1.034
|
1.048
|
1.462
|
.247
|
.16925
|
.342
|
.991
|
| -4.00
|
1.338
|
1.364
|
1.893
|
.372
|
.19667
|
.294
|
1.332
|
| -2.00
|
1.350
|
1.439
|
1.909
|
.707
|
.37040
|
.576
|
1.319
|
| .00
|
1.025
|
1.350
|
1.450
|
1.243
|
.85685
|
.879
|
1.025
|
| 2.00
|
1.362
|
1.454
|
1.926
|
.720
|
.37382
|
.587
|
1.330
|
| 4.00
|
1.357
|
1.388
|
1.919
|
.409
|
.21305
|
.313
|
1.352
|
| 6.00
|
1.063
|
1.085
|
1.503
|
.305
|
.20294
|
.350
|
1.027
|
| 8.00
|
.765
|
.786
|
1.081
|
.259
|
.23939
|
.288
|
.732
|
| 10.00
|
.569
|
.589
|
.805
|
.213
|
.26503
|
.199
|
.554
|
| 12.00
|
.468
|
.482
|
.662
|
.162
|
.24426
|
.130
|
.464
|
| 14.00
|
.427
|
.435
|
.604
|
.115
|
.19001
|
.084
|
.427
|
| 16.00
|
.418
|
.422
|
.591
|
.079
|
.13339
|
.056
|
.418
|
| 18.00
|
.428
|
.429
|
.605
|
.053
|
.08801
|
.041
|
.427
|
| 20.00
|
.452
|
.453
|
.639
|
.035
|
.05440
|
.039
|
.451
|
| 22.00
|
.489
|
.489
|
.691
|
.020
|
.02924
|
.045
|
.487
|
| 24.00
|
.539
|
.539
|
.762
|
.007
|
.00875
|
.056
|
.536
|
| 26.00
|
.603
|
.603
|
.852
|
.009
|
.01092
|
.070
|
.599
|
| 28.00
|
.680
|
.680
|
.962
|
.033
|
.03450
|
.085
|
.675
|
| 30.00
|
.769
|
.771
|
1.088
|
.075
|
.06926
|
.105
|
.764
|
| 32.00
|
.867
|
.874
|
1.226
|
.156
|
.12741
|
.148
|
.861
|
| 34.00
|
.976
|
1.000
|
1.380
|
.306
|
.22185
|
.252
|
.967
|
| 36.00
|
1.168
|
1.222
|
1.652
|
.507
|
.30703
|
.453
|
1.135
|
| 38.00
|
1.652
|
1.701
|
2.336
|
.574
|
.24581
|
.698
|
1.551
|
| 40.00
|
2.387
|
2.407
|
3.376
|
.432
|
.12788
|
.707
|
2.301
|
| 42.00
|
2.869
|
2.870
|
4.057
|
.135
|
.03336
|
.195
|
2.864
|
| 44.00
|
2.675
|
2.677
|
3.783
|
.154
|
.04078
|
.417
|
2.644
|
| 46.00
|
2.087
|
2.096
|
2.952
|
.276
|
.09337
|
.587
|
2.012
|
| 48.00
|
1.530
|
1.542
|
2.164
|
.263
|
.12147
|
.487
|
1.463
|
| 50.00
|
1.129
|
1.138
|
1.597
|
.203
|
.12706
|
.346
|
1.084
|
Рисунок 3.9. – Электрическое поле коридора 110,110 в поперечной плоскости (режим перенапряжения с отключенной фазой А 2-й линии, изолинии 10 A/м).
Рисунок 3.10.- Зависимость Emax/1.41 от координаты X на уровне двух метров от земли. Режим перенапряжения с отключенной фазой А 2-й линии.
Таблица 3.8. - Мгновенные и действующие значения напряженности электрического поля (кВ/м) в центре пролета линии на высоте Н=2 метра над землей при перенапряжении с отключенной фазой B 2-й линии.
| Координата
по оси
X, м
|
Максимальное
деленное на
корень из двух
 кВ/м
|
Действую
щее Eд, кВ/м
|
Максимальное
Emax,
кВ/м
|
Минимальное
Emin,
кВ/м
|
Элипсность
Emin/Emax
|
Горизонтальная
составляющая
Ex, кВ/м
|
Вертикальная
составляющая
Eу, кВ/м
|
| -10.00
|
.518
|
.524
|
.732
|
.115
|
.15695
|
.195
|
.486
|
| -8.00
|
.751
|
.760
|
1.062
|
.160
|
.15051
|
.281
|
.706
|
| -6.00
|
1.073
|
1.084
|
1.517
|
.225
|
.14859
|
.337
|
1.031
|
| -4.00
|
1.380
|
1.404
|
1.952
|
.365
|
.18680
|
.291
|
1.374
|
| -2.00
|
1.393
|
1.483
|
1.970
|
.716
|
.36352
|
.575
|
1.367
|
| .00
|
1.081
|
1.389
|
1.528
|
1.234
|
.80712
|
.872
|
1.081
|
| 2.00
|
1.389
|
1.476
|
1.965
|
.706
|
.35928
|
.568
|
1.363
|
| 4.00
|
1.374
|
1.394
|
1.943
|
.338
|
.17375
|
.276
|
1.367
|
| 6.00
|
1.062
|
1.070
|
1.502
|
.181
|
.12035
|
.330
|
1.018
|
| 8.00
|
.733
|
.737
|
1.037
|
.100
|
.09647
|
.278
|
.682
|
| 10.00
|
.488
|
.489
|
.690
|
.042
|
.06137
|
.196
|
.448
|
| 12.00
|
.321
|
.321
|
.454
|
.005
|
.01002
|
.134
|
.292
|
| 14.00
|
.207
|
.210
|
.293
|
.047
|
.15922
|
.098
|
.186
|
| 16.00
|
.132
|
.147
|
.187
|
.092
|
.49051
|
.082
|
.122
|
| 18.00
|
.121
|
.141
|
.172
|
.102
|
.59489
|
.080
|
.117
|
| 20.00
|
.183
|
.189
|
.259
|
.067
|
.25909
|
.088
|
.167
|
| 22.00
|
.270
|
.272
|
.381
|
.047
|
.12338
|
.106
|
.250
|
| 24.00
|
.385
|
.386
|
.545
|
.038
|
.06911
|
.136
|
.361
|
| 26.00
|
.541
|
.542
|
.766
|
.034
|
.04505
|
.183
|
.510
|
| 28.00
|
.759
|
.759
|
1.073
|
.034
|
.03178
|
.254
|
.716
|
| 30.00
|
1.069
|
1.069
|
1.511
|
.030
|
.01987
|
.356
|
1.008
|
| 32.00
|
1.505
|
1.505
|
2.128
|
.003
|
.00141
|
.479
|
1.427
|
| 34.00
|
2.073
|
2.074
|
2.931
|
.105
|
.03581
|
.550
|
2.000
|
| 36.00
|
2.630
|
2.648
|
3.720
|
.436
|
.11711
|
.467
|
2.607
|
| 38.00
|
2.802
|
2.916
|
3.962
|
1.141
|
.28804
|
.815
|
2.799
|
| 40.00
|
2.628
|
2.899
|
3.717
|
1.730
|
.46537
|
1.223
|
2.628
|
| 42.00
|
2.813
|
2.927
|
3.979
|
1.140
|
.28651
|
.816
|
2.811
|
| 44.00
|
2.650
|
2.668
|
3.747
|
.436
|
.11646
|
.460
|
2.628
|
| 46.00
|
2.099
|
2.101
|
2.969
|
.107
|
.03592
|
.541
|
2.030
|
| 48.00
|
1.540
|
1.540
|
2.178
|
.001
|
.00025
|
.468
|
1.467
|
| 50.00
|
1.113
|
1.113
|
1.574
|
.026
|
.01649
|
.345
|
1.059
|
Рисунок 3.11. – Электрическое поле коридора 110,110 в поперечной плоскости (режим перенапряжения с отключенной фазой B 2-й линии, изолинии 10 A/м).
Рисунок 3.12.- Зависимость Emax/1.41 от координаты X на уровне двух метров от земли. Режим перенапряжения с отключенной фазой B 2-й линии.
Из представленных таблиц и графиков видно, что в нормальном режиме наибольшая напряженность поля наблюдается в точках Х=-2 м и Х=42 м составляет 1,372 кВ/м. Расстояние, охватываемое изолиниями 10 кВ/м по оси Х, составляет 47 м (от Х=-5 м до Х=42 м).
При отключении фазы А 2-й линии 110 кВ максимальная напряженность возрастает до 2,050 кВ/м, в точке Х=42 м. Напряженность возросла в основном в районе 2-й линии (в 1,5 раза). В районе 1-й линии напряженность осталась прежней. Расстояние, охватываемое изолиниями 10 кВ/м по оси Х, составляет 47 м (от Х=-5 м до Х=42 м).
При отключении фазы В максимум напряженности наблюдается в точке Х=42 м и составляет 2,006 кВ/м. Напряженность возросла больше в 1,46 раза. Расстояние, охватываемое изолиниями 10 кВ/м по оси Х, составляет 47 м (от Х=-5 м до Х=42м).
В режиме перенапряжения на всех фазах максимум напряженности наблюдается в точке Х=38 м и составляет 1,923 кВ/м. Наблюдается рост напряженности электрического поля: в районе 2-й линии в 1,4 раза. Расстояние, охватываемое изолиниями 10 кВ/м по оси Х, составляет 48 м.
В режиме перенапряжения с отключенной фазой А максимум напряженности наблюдается в точке Х=42 м и составляет 2,869 кВ/м. Напряженность возрастает в 2 раза в районе 2-й линии. Расстояние, охватываемое изолиниями 10 кВ/м по оси Х, осталось таким же 48 м (от Х=-5 м до Х=43 м).
В режиме перенапряжения с отключенной фазой B максимум напряженности наблюдается в точке Х=42 м и составляет 2,813 кВ/м. Напряженность возрастает в 2 раза в районе 2-й линии. Расстояние, охватываемое изолиниями 10 кВ/м по оси Х, осталось таким же 48 м (от Х=-5 м до Х=43м).
Можно сделать вывод, что для данного коридора наиболее опасным являются режим перенапряжения с отключенной фазой А, так как при этом наблюдается наибольший рост напряженности электрического поля и составляет 2,869 кВ/м.
Для всех 16-ти коридоров были проведены аналогичные расчеты и построены аналогичные графики. В связи с тем, что они занимают очень много места, результаты для каждого коридора сведены в общие таблицы 3.9 - 3.23 и построены только графики зависимости напряженности под коридорами от координаты Х.
4. Экранирование электрического поля, создаваемого коридорами параллельных линий, с помощью пассивных тросовых экранов
Расширение городов и поселков часто приводит к необходимости сближения зон жилой застройки с трассами уже существующих высоковольтных воздушных линий электропередачи. Возникает необходимость в одном из следующих мероприятий: перенос линий из зон застройки, увеличение высоты подвеса проводов фаз линий (т. е. увеличение высоты опор), переоборудование нескольких параллельных одно цепных высоковольтных воздушных линий электропередачи в много цепные, перевод воздушных линий на более низкое напряжение или на кабельные линии и т. д., каждое из которых требует больших капитальных затрат и не всегда по ряду причин может быть выполнено. Тогда возникает необходимость в использовании экранов, снижающих уровень напряженности электрического поля, создаваемого ЛЭП.
Как показано в разделе 1, на территории жилой застройки напряжённость электрического поля не должна превышать 0.5 - 1 кВ\м. Для экранирования электрического поля применяют заземленные (пассивные) тросовые экраны [16]. Рассмотрим эффективность применения таких экранов.
Рассмотрим, как будет изменяться напряженность при расположении экранов в разных точках рядом с рассмотренными коридорами ЛЭП. Координаты троса далее указаны относительно крайней фазы коридора.
Таблица 4.1 Исследование электрического поля, создаваемого коридором ВЛ 10/110/110/110 с использованием троса на расстоянии 3,5 метров от последней фазы.
| Координата
Хэт, м
|
Координата Yэт
|
| 3,5
|
4,5
|
5,5
|
6,5
|
| 3,5
|
| Х, м.
|
Е кВ/м
|
Х
|
Е кВ/м
|
Х
|
Е кВ/м
|
Х
|
Е кВ/м
|
Х
|
Е кВ/м
|
| 70
|
1,764
|
70
|
1,042
|
70
|
1,04
|
70
|
1,042
|
70
|
1,047
|
| 72
|
1,433
|
72
|
1,237
|
72
|
1,211
|
72
|
1,205
|
72
|
1,22
|
| 74
|
1,179
|
74
|
1,115
|
74
|
1,088
|
74
|
1,103
|
74
|
1,138
|
| 76
|
0,982
|
76
|
0,565
|
76
|
0,673
|
76
|
0,735
|
76
|
0,791
|
| 78
|
0,826
|
78
|
0,492
|
78
|
0,46
|
78
|
0,463
|
78
|
0,49
|
| 80
|
0,702
|
80
|
0,371
|
80
|
0,338
|
80
|
0,318
|
80
|
0,314
|
Для данного коридора выбираем точку с координатами Хэт = 3,5 м и Yэт = 3,5 м, так как в данной точке происходит наибольшее снижение напряженности электрического поля. Напряженность без использования тросового экрана равнялась Е = 0,982 кВ/м, с экраном Е = 0,565 кВ/м. Напряженность электрического поля снизилась на 42,5 %.
| Коридор
|
Координаты троса
|
E, кВ/м при
нормальном
режиме работы без тросов
|
E, кВ/м с тросом
|
% снижения
напряженности
|
| Хт, м
|
Yт, м
|
| 10/110/110/110
|
3,5
|
3,5
|
0,982
|
0,565
|
42,5
|
| 10/110/110/500
|
4
|
4
|
9,335
|
4,81
|
48,5
|
| 10/35
|
3
|
3
|
0,235
|
0,143
|
39,1
|
| 10/35/110
|
3,5
|
3,5
|
1,051
|
0,577
|
45,1
|
| 10/500
|
4
|
4
|
10,554
|
5,65
|
46,5
|
| 110/110
|
3,5
|
3,5
|
1,057
|
0,58
|
45,1
|
| 110/110/110
|
3,5
|
3,5
|
1,048
|
0,575
|
45,1
|
| 110/110/110/500
|
4
|
4
|
10,55
|
5,649
|
46,5
|
| 110/110/35/35/220
|
3,5
|
3,5
|
3,247
|
1,753
|
46,0
|
| 110/500
|
4
|
4
|
10,552
|
5,649
|
46,5
|
| 110/500/110
|
3,5
|
3,5
|
1,094
|
0,529
|
51,6
|
| 220/220
|
3,5
|
3,5
|
2,824
|
1,453
|
48,5
|
| 220/220/220/220/500
|
4
|
4
|
6,69
|
3,316
|
50,4
|
| 220/35
|
3,5
|
3,5
|
0,309
|
0,194
|
37,2
|
| 220/500
|
4
|
4
|
9,339
|
4,808
|
48,5
|
| 220/500/220/35
|
4
|
5
|
0,218
|
0,132
|
39,4
|
 
а) Коридор 10/110/110/110 б) Коридор 10/110/110/500
 
в) Коридор 10/35 г) Коридор 10/35/110
 
д) Коридор 10/500 е) Коридор 110/110
 
ж) Коридор 110/110/110 з) Коридор 110/110/110/500
 
и) Коридор 110/110/35/35/220 к) Коридор 110/500
 
л) Коридор 110/500/110 м) Коридор 220/220
 
н) Коридор 220/220/220/220/500 о) Коридор 220/35
 
п) Коридор 220/500 р) Коридор 220/500/220/35
Рис. 4.1 Напряженность электрического поля, создаваемого коридорами при расположении экранирующего троса в оптимальной точке.
Анализ таблицы 4.17 и рисунка 4.1 показывает, что напряженность электрического поля с применением экранов снижается в среднем на 45% при расположении экрана в оптимальной точке.
6. РАСЧЁТ СТОИМОСТИ ЭКРАНОВ ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧНСКОГО ПОЛЯ
Критерием оценки необходимости внедрения экранов по снижению напряжённости электрического поля является определение размеров капитальных вложений и эксплуатационных издержек в системе защиты окружающей среды от воздействия электрических полей. В первом варианте используются дополнительные деревянные опоры для крепления экранов, а во - втором варианте используются уже имеющиеся опоры с отпайкой.
Оценим эффективность использования внедрения экранов по снижению электрического поля.
Для того чтобы просчитать капитальные вложения в - первом варианте нужно найти необходимое количество опор. Опоры выбираем деревянные.
nоп.
= (6.1)
где S- длина линии, проходящей над огородом, м;
50- расстояние между опорами, м.
nоп.
= шт.
1. Капитальные вложения в первом и во - втором вариантах, тыс. руб.:
а) Находим капитальные вложения в - первом варианте:
КВ1
=Цоп.+Цпров.+ТР+Нр (6.2)
где Цоп.- стоимость опор с учётом монтажа по [19], тыс. руб.;
Цпров.- стоимость провода марки АС-70/11 с учётом монтажа [19], тыс.руб;
ТР - транспортные расходы;
Нр - накладные расходы.
Цоп=nоп.
·Ц1оп.
где nоп.
- количество опор, шт.;
Ц1оп.
- стоимость одной деревянной опоры с учётом монтажа по [19], тыс. руб.
Цоп=20·3.3=66 тыс. руб.
КВ1
=66+84.7+18.08+13.5=182.28 тыс. руб.
б) Находим капитальные вложения во - втором варианте:
КВ2
=Цотп.+Цпров.+ТР+Нр (6.3)
где Цотп.- стоимость отпаек с учётом монтажа по [19], тыс. руб.;
Цпров.- стоимость провода марки АС-70/11 с учётом монтажа по [19], тыс.руб.;
ТР - транспортные расходы;
Нр - накладные расходы.
Цотп.=3.5·1.2·Цмет.·nотп.
где 3.5- длина отпайки, м;
1.2- затраты на монтаж отпаек (20 % от цены) по [19];
Цмет.- стоимость металла под отпайки по [19], руб.;
nотп.
- количество отпаек равно количеству опор, шт.
Цотп.=3.5·1.2·0.308·20=25.87 тыс. руб.
КВ2
=25.87+84.7+13.27+9.91=133.75 тыс. руб.
2. Эксплуатационные затраты по оборудованию:
ЭЗ= А+Р+Пр (6.4)
где А - амортизационные отчисления, тыс. руб.;
Р - затраты на техническое обслуживание ( ТО ) и технический ремонт ( ТР ), тыс. руб.;
Пр- прочие расходы, тыс. руб.
ЭЗ1
= 4.37+6.37+1.07=11.81 тыс. руб.
ЭЗ2
=3.21+4.68+0.79=8.68 тыс. руб.
3. Найдём приведенные затраты, подставив в формулу (6.2), (6.3) и (6.4), тыс. руб.:
ПЗ=КВ∙Ен+ЭЗ (6.5)
ПЗ1
=182.28∙0.15+11.81 = 39.15 тыс. руб.
ПЗ2
=133.75∙0.15+8.68 = 28.74 тыс. руб.
Таблица 6.1 - Экономическая эффективность внедрения различных вариантов экранирования.
| Показатели
|
Вариант 1
|
Вариант 2
|
| Капитальные вложения, тыс. руб.
|
182.28
|
133.75
|
| в том числе: стоимость провода, тыс. руб. за 1 км
|
84.7
|
84.7
|
| Транспортные расходы 12% от оптовой цены, тыс. руб.
|
18.08
|
13.27
|
| Накладные расходы 8% от оптовой цены и транспортных расходов, тыс. руб.
|
13.05
|
9.91
|
| Эксплуатационные издержки, тыс. руб.
|
11.81
|
8.68
|
| в том числе: издержки на амортизацию 2.4% от капитальных влоений, тыс. руб.
|
4.37
|
3.21
|
| в том числе: издержки на ТО и ТР 3.5% от капитальных вложений, тыс. руб.
|
6.37
|
4.68
|
| Прочие расходы - 10 % от амортизации и ремонта, тыс. руб.
|
1.07
|
0.79
|
| Приведенные затраты, тыс. руб.
|
39.15
|
28.74
|
Социальный эффект:
Так как реакции организма на воздействие электрического поля имеют отрицательный характер, то есть при длительном систематическом пребывании человека в электрическом поле могут возникать изменения функционального состояния нервной, сердечно - сосудистой, иммунной систем, так же имеется вероятность увеличения риска развития лейкозов и злокачественных новообразований центральной нервной системы, поэтому возникла необходимость снижения данного вредного влияния электрического поля посредством внедрения экранов.
В качестве критерия экономической оценки был использован минимум приведенных затрат. Наиболее эффективным следует признать второй вариант, где наименьшее значение приведенных затрат.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1) Представлен обзор материалов по нормированию электрических полей за 1984 – 2003 г., выпущенных в России, а так же за рубежом. Показано, что несмотря на разные показатели нормирования в них можно установить следующие допустимые значения электрического поля:
- внутри жилых зданий – 0.5 кВ/м;
- на территории зоны жилой застройки – 1 кВ/м;
- в населенной местности, вне зоны жилой застройки, а также на территории огородов и садов – 5 кВ/м;
- на участках пересечения воздушных линий электропередачи с автомобильными дорогами I - IV категории – 10 кВ/м
- в ненаселенной местности (незастроенные местности, хотя бы и часто посещаемые людьми, доступные для транспорта и сельскохозяйственные угодья) – 15 кВ/м;
- в труднодоступной местности (не доступной для транспорта и сельскохозяйственных машин) и на участках, специально выгороженных для исключения доступа населения – 20 кВ/м;
2) Представлена методика расчета электрического поля, создаваемого линией произвольной конструкции.
3) Получены аналитические выражения для времени, когда вектор напряженности электрического поля достигает максимальной и минимальной величины.
4) Рассчитано электрическое поле линий электропередачи для всех 16-ти коридоров. Они состоят из следующих сочетаний линий: 10/110/110/110; 10/110/110/500; 10/35; 10/35/110; 10/500; 110/110; 110/110/110; 110/110/110/500; 110/110/35/35/220; 110/500; 110/500/110; 220/220; 220/220/220/220/500; 220/35; 220/500; 220/500/220/35. Показано, что электрическое поле может достигать больших значений:
· для коридоров: 10/110/110/500; 10/500; 110/110/110/500; 110/500; 110/500/110; 220/220/220/220/500; 220/500; 220/500/220/35 - E≤ 13 кВ/м;
· для коридоров: 110/110/35/35/220; 220/220; 220/35 - E≤ 4 кВ/м;
· для коридоров: 10/110/110/110; 10/35/110; 110/110; 110/110/110 - E≤1,4 кВ/м.
Наиболее опасными режимами работы являются – режим перенапряжения и режим перенапряжения с отключением одной из фаз, так как электрическое поле в первом случае в среднем возрастает в 1,4 раза, а во втором – в 2 раза.
5) Для всех рассмотренных коридоров выбраны пассивные тросовые экраны, снижающие электрическое поле на 35 – 52%.
6) Доработана инструкция по технике безопасности при ликвидации аварий и ненормальных режимов работы подстанции 110/35/10 кВ.
7) Произведены расчёты стоимости экранов для снижения электрического поля при помощи подвески экранов на деревянные опоры и при помощи отпаек от уже имеющихся опор. Расчёты показали, что экономически целесообразнее использовать второй вариант, так как он менее капиталоёмкий, требуется меньше инвестиций на его реализацию.
8) Разработана программа на языке Turbo Pasсal, которая позволяет рассчитывать напряженность электрического поля под трехфазной линией электропередачи.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Нормы и правила по охране труда при работах на подстанциях и ВЛ электропередачи напряжением 400, 500, 750 кВ переменного тока промышленной частоты. -М.: СЦНТИ ОРГРЭС, 1972. -11с. № 868-80.
2. ГОСТ 12.1.002.-75 - Общественные стандарты Союза СССР. Система стандартов и безопасности труда. Государственный комитет СССР по стандартам. -М.: Изд-во стандартов, 1979. -12 с.
3. Нормы и правила по охране труда при работах на подстанциях и ВЛ электропередачи напряжением 400, 500, 750 кВ переменного тока промышленной частоты. -М.: СЦНТИ ОРГРЭС, 1972. -11с.
4. Правила устройства электроустановок. Минэнерго СССР. - 6-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатом издат., 1985. - 640 с.
5. CCБТ. Электрические поля промышленной частоты. Допустимые уровни напряженности и требования к проведению контроля на рабочих местах.
6. Санитарные нормы и правила защиты населения от воздействия электрического поля, создаваемого воздушными линиями электропередачи переменного тока промышленной частоты. Министерство здравоохранения СССР. -Москва, 1984 .
7. ГОСТ 12.1.051 – 90 - Электробезопасность. Расстояния безопасности в охранной зоне линий электропередачи напряжением свыше 1000 В. -Москва, 1990.
8. Санитарные нормы и правила выполнения работ в условиях воздействия электрических полей промышленной частоты (50 Гц). Министерство здравоохранения СССР. - Москва, 1991.
9. Санитарные правила и нормы. СанПиН 2.2.4.723-98.
10 . Отчет НИР. Программа рачета, результаты расчетов и измерений электрических и магнитных полей высоковольтных воздушных линий электропередачи. – М.: РАО ЕЭС России “Электросетьсервис”, 1999. -130 с.
11. Справочник по физике. Сост.: Б. М. Яворский, А. А. Детлаф. - М.: Наука, 1977. -942 с.
12. Справочник по сооружению линий электропередачи напряжением 35-750 кВ. Сост.: С. В. Крылов и др.: под ред. М. А. Реута. -М.: энергоатомиздат, 1990. - 496 с.
13. Кац Р. А., Пельман Л. С. Расчет электрического поля трехфазной линии электропередачи. Электричество. 1978. -16 с. №1.
14. Солдатов В.А., Постолатий В.М. Расчет и оптимизация параметров и режимов управляемых многопроводных линий. Кишинев: Изд. “Штиинца”, 1990. -240 с.
15. Солдатов В. А., Постолатий В. М. Расчет напряженности электрического поля в пространстве, окружающем линию электропередач. Изд. АН МССР. Сер. физ.-техн. и мат. наук, 1984. -73 с. №216. Отчет НИР “Пути улучшения электромагнитной обстановки вдоль трасс ВЛ”. Том №3. Часть 1. Экранирование электрических полей ВЛ СВН с помощью пассивных тросовых экранов. - М.: РАО ЕЭС России “Электросетьсервис”, 2000. -26 с.
17. Справочник по электроустановкам высокого напряжения. Энергоатомиздат. Под ред. И. А. Баумштейна и С. А. Бажанова. - Москва, 1989.
18. Фукс Б. А., Шабат В. В. Теория функций комплексного переменного и некоторые их приложения. -М.: Гос. изд. физ.-мат. лит-ры, 1959.- 242 с.
19. Водяников В.Т. Экономическая оценка средств электрификации и автоматизации сельскохозяйственного производства и систем сельской энергетики. Учебное пособие для студентов, аспирантов и специалистов сельской энергетики. – М.: МГАУ, 1997. -180 с.
ПРИЛОЖЕНИЕ
Программа расчета электрического поля трехфазной ЛЭП на языке Turbo Pascal.
program diplom;
uses crt,printer,graph;
const
{Eps0=8.85-12;}
con=1/(2*pi);
e=500;
c1='-------------------------------------------------------------------------------';
label
tabl;
var
st:integer;
g:array[1..2,1..e] of real;
x:array[1..3] of real; {массив координат проводников фаз}
y:array[1..3] of real; {массив координат проводников фаз}
Umod:array[1..3] of real;{массив модулей напряжений фаз}
Uarg:array[1..3] of real; {массив углов напряжений фаз}
Xm,Ym,r0:real; {координаты точки расчета и радиус проводников}
k,i,j:integer; {счетчики циклов}
Ur:array[1..3] of real; {массив действительной части комплексного напряжения}
Ui:array[1..3] of real; { массив мнимой части комплексного напряжения }
delta:array[1..3] of real; {промежуточная переменная}
delta1:array[1..3] of real;{ промежуточная переменная }
Cx:array[1..3] of real; { промежуточная переменная }
Cy:array[1..3] of real; { промежуточная переменная }
Exr,Eyr,Exi,Eyi,Ex,Ey:real;{действительная и мнимая части вертикальной и горизонтальной составляющих напряженности}
LK,LNA,DL:real; {LK-конечная точка расчета, LN- начальная точка расчета, DL-шаг}
Exmod,Eymod,Fix,Fiy:real; {модули вертикальной и горизонтальной составляющих, фазы напряженности}
A,B,Tmax,Tmin,Emax,Emin,Emaxkor2,h:real;
nf,Kei:integer; {nf число проводников в фазе}
DZ,D,rf,rekv:real;
procedure graphika;
var
grDriver: Integer;
grMode: Integer;
ErrCode: Integer;
begin
grDriver := Detect;
InitGraph(grDriver, grMode,'F:\BP\PROGI\D1\');
end;
begin
x[1]:=-11.5;x[2]:=0;x[3]:=11.5;y[1]:=8;y[2]:=8;y[3]:=8;
r0:=0.0124; rf:=0.088; nf:=3;
Umod[1]:=500; Umod[2]:=500; Umod[2]:=500;
Uarg[1]:=0; Uarg[2]:=120; Uarg[3]:=240;
h:=15; Xm:=0; Ym:=2;
LNA:=-20; LK:=20;
clrscr;
for i:=1 to 3 do
begin
Write('X',i,'=');
readln(x[i]);
Write('Y',i,'=');
readln(y[i]);
Write('Umod',i,'=');
readln(Umod[i]);
Write('Uarg',i,'=');
readln(Uarg[i]);
end;
Write('R0=');
readln(R0);
Write('Ln=');
readln(LNA);
Write('Lk=');
readln(LK);
Write('Y=');
readln(Ym);}
for i:=1 to 3 do
begin
Ur[i]:=Umod[i]*cos(Uarg[i]*Pi/180);
Ui[i]:=Umod[i]*sin(Uarg[i]*Pi/180);
writeln('Ur',i,'=',Ur[i]:10:10);
writeln('Ui',i,'=',Ui[i]:10:10);
end;
clrscr;
st:=round(e/15+0.5);
Xm:=1;
DL:=(LK-LNA)/(e-1);
for k:=1 to e do
begin
Xm:=LNA+(k-1)*DL;
DZ:=64/sqrt(50*0.0001);
for i:=1 to 3 do
begin
delta1[i]:=sqr(x[i]-Xm)+sqr(y[i]-Ym);
delta[i]:=sqr(x[i]-Xm)+sqr(y[i]+Ym+DZ);
Cx[i]:=(Xm-x[i])/delta1[i]-(Xm-x[i])/delta[i];
Cy[i]:=(Ym-y[i])/delta1[i]-(Ym+y[i]+DZ)/delta[i];
end;
Exr:=con*(Ur[1]*Cx[1]+Ur[2]*Cx[2]+Ur[3]*Cx[3]);
Exi:=con*(Ui[1]*Cx[1]+Ui[2]*Cx[2]+Ui[3]*Cx[3]);
Eyr:=con*(Ur[1]*Cy[1]+Ur[2]*Cy[2]+Ur[3]*Cy[3]);
Eyi:=con*(Ui[1]*Cy[1]+Ui[2]*Cy[2]+Ui[3]*Cy[3]);
Exmod:=sqrt(sqr(Exr)+sqr(Exi));
Eymod:=sqrt(sqr(Eyr)+sqr(Eyi));
Fix:=arctan(Exi/Exr);
Fiy:=arctan(Eyi/Eyr);
A:=sqr(Exmod)*cos(2*Fix)+sqr(Eymod*cos(2*Fiy));
B:=sqr(Exmod)*sin(2*Fix)+sqr(Eymod*sin(2*Fiy));
Tmax:=arctan((A+sqrt(sqr(A)+sqr(B)))/B);
Tmin:=arctan((A-sqrt(sqr(A)+sqr(B)))/B);
Emax:=sqrt(2)*(sqrt(sqr(Exmod)*sqr(sin(Tmax+Fix))+sqr(Eymod)*sqr(sin(Tmax+Fiy))));
Emin:=sqrt(2)*(sqrt(sqr(Exmod)*sqr(sin(Tmin+Fix))+sqr(Eymod)*sqr(sin(Tmin+Fiy))));
Emaxkor2:=Emax/sqrt(2);
g[1,k]:=Xm;
g[2,k]:=Emaxkor2;
---------------------------------
writeln('Exr=',Exr:20:20);
writeln('Exi=',Exi:20:20);
writeln('Eyr=',Eyr:20:20);
writeln('Eyi=',Eyi:20:20);
writeln('Exmod=',Exmod:20:20);
writeln('Eymod=',Eymod:20:20);
writeln('Fix=',Fix:20:20);
writeln('Fiy=',Fiy:20:20);
writeln('A=',A:2);
writeln('B=',B:20:20);
writeln('Tmax=',Tmax:20:20);
writeln('Tmin=',Tmin:20:20);
writeln('Emax/koren iz 2=',Emaxkor2:20:20);
readln;
---------------------------------
if k>1 then goto tabl;
clrscr;
writeln('Rashet elektricheskogo polia na visote',Ym:2:2,'m ot zemli.');
writeln('');
writeln(c1);
writeln('| X | Emax | Emin | Emax/koren iz 2 | Ex | Ey |');
writeln('| m | kV/m | kV/m | kV/m | kv/m | kV/m |');
writeln(c1);
tabl:
if k mod st =0 then
writeln('| ',Xm:9:3,' | ',Emax:9:3,' | ',Emin:9:3,' | ',Emaxkor2:15:3,' | ',Exmod:9:3,' | ',Eymod:9:3,' |');
end;
writeln(c1);
writeln('Konec rascheta.');
readln;
----------------------------------------------------------------
graphika;
setcolor(13);
line(round(g[1,1]*15+getmaxx/2),round(getmaxy/2)+180,round(20*15+getmaxx/2)+15,round(getmaxy/2)+180);
line(round(g[1,1]*15+getmaxx/2),round(-10*12+getmaxy/2)+180,round(20*15+getmaxx/2),round(-10*12+getmaxy/2)+180);
line(round(g[1,1]*15+getmaxx/2),round(-20*12+getmaxy/2)+180,round(20*15+getmaxx/2),round(-20*12+getmaxy/2)+180);
line(round(g[1,1]*15+getmaxx/2),round(-30*12+getmaxy/2)+180,round(20*15+getmaxx/2),round(-30*12+getmaxy/2)+180);
setcolor(14);
outtextxy(round(g[1,1]*15+getmaxx/2),round(getmaxy/2)+167,'0 kV/m');
outtextxy(round(g[1,1]*15+getmaxx/2),round(-10*12+getmaxy/2)+167,'10 kV/m');
outtextxy(round(g[1,1]*15+getmaxx/2),round(-20*12+getmaxy/2)+167,'20 kV/m');
outtextxy(round(g[1,1]*15+getmaxx/2),round(-30*12+getmaxy/2)+167,'30 kV/m');
setcolor(13);
line(round(g[1,1]*15+getmaxx/2),round(getmaxy/2)+180,round(g[1,1]*15+getmaxx/2),round(-30*12+getmaxy/2)+165);
line(round((g[1,1]+10)*15+getmaxx/2),round(getmaxy/2)+180,round((g[1,1]+10)*15+getmaxx/2),round(-30*12+getmaxy/2)+180);
line(round((g[1,1]+20)*15+getmaxx/2),round(getmaxy/2)+180,round((g[1,1]+20)*15+getmaxx/2),round(-30*12+getmaxy/2)+180);
line(round((g[1,1]+30)*15+getmaxx/2),round(getmaxy/2)+180,round((g[1,1]+30)*15+getmaxx/2),round(-30*12+getmaxy/2)+180);
line(round((g[1,1]+40)*15+getmaxx/2),round(getmaxy/2)+180,round((g[1,1]+40)*15+getmaxx/2),round(-30*12+getmaxy/2)+180);
setcolor(14);
outtextxy(round((g[1,1]+10)*15+getmaxx/2),round(getmaxy/2)+183,'-10');
outtextxy(round((g[1,1]+20)*15+getmaxx/2),round(getmaxy/2)+183,'0');
outtextxy(round((g[1,1]+30)*15+getmaxx/2),round(getmaxy/2)+183,'10');
outtextxy(round((g[1,1]+40)*15+getmaxx/2),round(getmaxy/2)+183,'20');
outtextxy(round((g[1,1])*15+getmaxx/2),round(getmaxy/2)+183,'-20');
setcolor(15);
for i:=2 to e do
line(round(g[1,i-1]*15+getmaxx/2),round(-g[2,i-1]*12+getmaxy/2)+180,round(g[1,i]*15+getmaxx/2),
round(-g[2,i]*12+getmaxy/2)+180);
readkey;
closegraph;
end.
|
