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.