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
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
Болгария
5; до 25 (при кратковременном воздействии)
Стандарт
Восприятие разрядов и эффекты на здоровье
Чехословакия
15
Швейцария
5
12.3
Руководство или рекомендации, Контроль и исследование уровней; могут иногда превышаться
Продолжение таблицы 1.4
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
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
США - ACGIH (общество врачей - гигиенистов США) (60 Гц)
25
Руководство или рекомендации; Контроль и исследование уровней,
Великобритания - NRPB
12
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
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)
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.
а
б
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
Оп.№166,183,188
ВЛ-220 Кострома-Галич
50
4
Оп.№166,173
ВЛ-35 Галич-ПТФ
Оп.№166
6
Оп.№152
7
ВЛ-110 Борок-Галич (т)
Оп.№1
ВЛ-110 Борок-Новая
ВЛ-110 Борок-Буй
8
ВЛ-110 Галич-Антропово(т)
9
ПС Лопарево ф10-03
Оп.№49,56
ПС Галич ф10-03 Отпайка на Шокшу
Оп.№1,2,3
ВЛ-110 Галич-Антропово(2 цепн.)
Пересеч.ВЛ-110 Галич-Чухлома
30
11
ВЛ-110 Шарья(р)-Поназырево(т)
Оп.№33
ВЛ-110 Шарья(т)-Поназырево(т)
ВЛ-110 Шарья(р)-Рождественское
ЛЭП-500 КАЭС-Вятка
Продолжение таблицы 3.1
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.
13
ВЛ ф 10-03 ПС Ильинское35/10кВ.
Опора №11
ВЛ-35 Боговарово -Ильинское
14
ВЛ ф 10-05 ПС Пыщуг 110/35/10 кВ.
Опора №112
ВЛ-35 Пыщуг-Кривячка
Вл-110 Пыщуг-Новинское
35
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.
16
ВЛ 220 КВ от ПС Костромской ГРЭС (двухцепная).
ВЛ 500 КВ от ПС Костромской ГРЭС.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6