|
|
курсовая эмс. Курсовая работа определение электромагнитной обстановки
2.2.1 Электростатическое влияние:
Если в электростатическом поле тела с зарядом q1 поместить другое тело, то оно приобретает некоторый потенциал, отличный от нуля. Многие электроэнергетические (высоковольтные) установки создают значительные поля, поэтому потенциалы на незаземленных предметах могут составлять значительные величины.
Сильным источником электрического поля является линия электропередачи, поэтому вблизи нее изолированные протяженные предметы могут приобретать значительные потенциалы. Такой же эффект имеет место на ОРУ подстанций ВН.
При прохождении в одном коридоре ВЛ ВН и линий более низкого класса напряжения или линии связи, которые отключаются для проведения ремонтных работ или при их строительстве, последние могут быть электростатически индуцированы.
2.2.2 Электромагнитное влияние:
При протекании в любом объекте переменного во времени электрического тока создается магнитное поле, характеризуемое вектором магнитной индукции B, который, пронизывая любую ограниченную проводящим контуром поверхность, определяет в нем магнитный поток:
В силу закона электромагнитной индукции этот поток, изменяющийся во времени, наводит ЭДС
В качестве сильного источника магнитного поля выступает линия электропередачи. При протекании по фазным проводам токов создаются электромагнитные поля, которые в других протяженных объектах - близко расположенных линиях электропередачи и линиях связи наводят «паразитные» э.д.с.
Если по всем трем фазам ВЛ протекает некоторый синусоидальный ток частоты , то в соответствии с принципом суперпозиции наведенная ЭДС будет определяться суммой ЭДС от трех фазных токов.
2.3 Расчет напряжения, наводимого электрическим полем ВЛ на линию связи
Связь между потенциалом U1 тела О1 и зарядами τ двух тел определяется отношением:
где  и  – собственный и взаимный потенциальный коэффициенты, зависящие от геометрических характеристик тела.
Для расчета требуется определить собственные и взаимные потенциальные коэффициенты проводов фаз ВЛ и провода ЛС.
 ,  .
где anm – расстояние от фазного провода ВЛ или провода ЛС m до провода фазы n, bnm – расстояние от провода фазы ВЛ или провода ЛС m до зеркального изображения фазы n.
Найдем собственные потенциальные коэффициенты:
Найдем расстояния anm и bnm, м:
h – средняя высота провода над землей, x – координата провода по оси X.
Найдем взаимные потенциальные коэффициенты:
Произведем расчет зарядов проводов фаз ВЛ. Для определения зарядов τ на проводах фаз ВЛ требуется найти решение системы линейных алгебраических уравнений следующего вида:
Здесь индексами 1,2 и 3 обозначены фазы ВЛ, коэффициенты α11 - α33 – собственные и взаимные потенциальные коэффициенты проводов фаз ВЛ. U1, U2, U3 – фазные напряжения проводов ВЛ, которые находятся по формулам:
Решение СЛАУ  :
Потенциал на проводе линии связи, наводимый воздушной линией в нормальном режиме:
|
|
Потенциал, наводимый одной фазой в аварийном режиме:
Теперь построим зависимости потенциала, наведенного ВЛ на ЛС в нормальном и аварийном режимах в зависимости от расстояния между проводами воздушной линии и линией связи (по оси ординат напряжение отложено в кВ). Синим цветом (пунктирная линия) отображена зависимость при аварийном режиме работы ВЛ, а красным (сплошная линия) – в нормальном режиме работы ВЛ.
Рисунок 2.2 – Зависимость наведенного на линию связи напряжения от расстояния между проводами ВЛ и ЛС
2.4 Расчет напряжения, наводимого магнитным полем ВЛ на линию связи
Расчет взаимной индуктивности между этими двумя проводами при условии возврата обратного тока во влияющем проводе через землю производится по выражению, Гн/м:
где:
• h1 – средняя высота подвеса влияющего провода, м
• h2 – средняя высота подвеса провода, подверженного влиянию, м
• a – расстояние между проводами по горизонтали, м
• ρ – удельное сопротивление грунта, Омм. Принимаем ρ=200 Омм
• f – частота тока, Гц. Принимаем f=50 Гц
Расчет ЭДС, наводимой ВЛ на ЛС в нормальном режиме найдем по выражению:
MA, MB, MC – взаимные индуктивности между каждой из фаз и однопроводной линией, Гн/м,
L – длина участка сближения, м
IA, IB, IC - токи нагрузки в фазных проводах ВЛ, которые находятся по выражениям, А:
Рисунок 2.3 - ЭДС наводимая ВЛ на ЛС в нормальном режиме при изменении расстояния между осями ВЛ и ЛС
В аварийном режиме расчет наведенной ЭДС будем производить по формуле:
IКЗ– ток КЗ в поврежденном фазном проводе ВЛ, А
M1 – взаимная индуктивность между поврежденной фазой и однопроводной линией, Гн/м L – длина участка сближения, м.
Рисунок 2.4 - ЭДС наводимая на ЛС в аварийном режиме работы при изменении расстояния между осями ВЛ и ЛС
3. Расчет электромагнитного поля ВЛ
3.1 Задание
Задан класс напряжения, тип опор ВЛ, токи нагрузки и токи аварийного режима ВЛ. Следует рассчитать электрическое и магнитное поле промышленной частоты поперек оси ВЛ на заданной высоте у опоры или в пролете ВЛ.
Состав работы:
1. Опишите электромагнитное поле промышленной частоты, его источники и последствия.
2. Рассчитайте и постройте кривую изменения напряженности электрического поля Е в нормальном и аварийном режиме ВЛ на заданной высоте. Область расчета поля от -100 м до 100 м от оси ВЛ по горизонтали. Влияние грозотроса и опоры ВЛ на конфигурацию поля не учитывать.
3. Рассчитайте и постройте кривые изменения магнитного поля Н в нормальном и аварийном режиме ВЛ на заданной высоте. Область расчета поля от -100 м до 100 м от оси ВЛ.
4. Для расчета электрического поля аварийный режим ВЛ - обесточивание (обрыв) двух дальних от области расчета поля фаз, для расчета магнитного поля аварийный режим – однофазное КЗ на фазе, ближней к области расчета поля.
5. Сравните полученные значения напряженности электрического и магнитного поля ВЛ с нормами СанПиН 2.2.4.1191-03 «Электромагнитные поля в производственных условиях».
Исходные данные:
Таблица 3.1 – Исходные данные
Вар.
|
Класс
Напряжения
ВЛ Uном
|
Ток
Нагрузки,
А
|
Ток КЗ,
кА
|
Эквивалентный радиус провода фазы ВЛ, м
|
Высота определения напряжённости
ЭМП, м
|
Место расчёта поля
|
12
|
220 кВ
|
200
|
2,0
|
0,012
|
1,8
|
У опоры
| 
Рисунок 3.1 – Эскиз опоры П220-3 ВЛ 220 кВ
Длина гирлянды lг = 2,4 м
Высота подвеса фазного провода на опоре находится по формуле:
В точке 1: 
В точке 2: 
В точке 3: 
Так как место расчета поля задано у опоры, то высота подвеса проводов фаз hоп определяется как высота траверсы минус длина гирлянды изоляторов, то есть стрела провеса провода не учитывается.
Средняя высота провода над землей:
В точке 1: 
В точке 2: 
В точке 3: 
3.2 Описание электромагнитного поля промышленной частоты, его источники и последствия.
Электромагнитные поля промышленной частоты являются частью сверхнизкочастотного диапазона радиочастотного спектра, наиболее распространенной как в производственных условиях, так и в быту.
Диапазон частот для таких полей лежит в пределах от 0 до 3000 Гц. В нашей стране основной частотой для электромагнитного поля промышленной частоты являются 50 Гц.
Основными источниками электромагнитных излучений промышленной частоты, создаваемыми в результате деятельности человека, являются, в первую очередь, системы передачи и распределения электроэнергии (электростанции, трансформаторные подстанции, линии электропередачи, электросети административных зданий и др.), а также электрооборудование (электродвигатели, контроллеры, щиты и др.) и электропроводка производственного оборудования.
Мощными источниками излучения электромагнитной энергии являются провода высоковольтных линий электропередач (ЛЭП) промышленной частоты 50 Гц. Напряженность ЭМП непосредственно над проводами и в определенной зоне вдоль трассы ЛЭП может значительно превышать допустимый уровень электромагнитной безопасности населения.
Поскольку соответствующая частоте 50 Гц длина волны составляет 6000 км, человек подвергается воздействию фактора в ближней зоне. Действие электромагнитного поля может негативно влиять человека. Основную опасность для организма представляет влияние наведенного электрического тока на возбудимые структуры (нервная, мышечная ткань). В условиях постоянного воздействия на рабочем месте ЭМП промышленных частот, превышающих предельно допустимые уровни, у работников могут наблюдаться: нарушения функций иммунной, сердечнососудистой и дыхательной систем, пищеварительного тракта, изменения в крови. Возможны последствия на генетическом уровне.
3.3 Расчет электрического поля ВЛ
Связь между потенциалами и зарядами двух тел в матричной форме, В:
Для нахождения зарядов необходимо определить собственные и взаимные потенциальные коэффициенты.
|
|
Найдем собственные потенциальные коэффициенты:
Найдем расстояния anm и bnm, м:
h – средняя высота провода над землей, x – координата провода по оси X.
Найдем взаимные потенциальные коэффициенты:
Используем фазные напряжения, полученные в п 2.3:
Решение СЛАУ :
Фактическая высота провода над землей определяется по формуле:
В точке 1: 
В точке 2: 
В точке 3:
|
|
Расчет напряженности электрического поля будем производить по выражению:
где  – коэффициенты, определяемые по производным потенциальных коэффициентов в вертикальном направлении и равные:
Напряженность электрического поля при аварийном режиме работы при отключенных фазах 1 и 3.
Рисунок 3.2 - Распределение напряжённости в зависимости от расстояния ЛС от ВЛ в нормальном и аварийном режимах
На данном графике Еу3 – напряженность поля в нормальном режиме работы ВЛ
Еу1 – напряженность поля в аварийном режиме работы при отключенных фазах 1 и 3
|
|
|
Скачать 0.54 Mb.
