Спосіб визначення максимальних рівнів електричного поля промислової частоти за межами міських підстанцій високої напруги

Реферат: UA 73910 U UA 73910 U 5 10 15 20 25 30 Корисна модель належить до електроенергетики та може бути використана при проектуванні та реконструкції підстанцій високої напруги, розташованих в міській межі. Відомий спосіб визначення електричного поля в близькій області від джерел електромагнітних полів [1], в якому визначення величин напруженості поля проводиться шляхом вимірювань спеціальними приладами. В даному способі визначення напруженості поля проводять за межами об'єкта на потрібній відстані по всій довжині, що приводить до значної кількості зайвих вимірів та необхідності обробки отриманих результатів вимірів. Однак за межами підстанцій високої напруги достатньо визначити лише максимальні значення напруженості електричного поля (з метою відповідності їх допустимим значенням) на потрібній відстані зі сторін, де проводи верхнього ярусу ошиновки паралельні забору (з інших двох сторін вплив обладнання підстанції несуттєво малий і електричне поле створюється проводами повітряних та кабельних ліній, які відходять та підходять до підстанції). Найближчим за технічною суттю до запропонованого технічного рішення є спосіб визначення рівнів електричного поля на території та за межами підстанцій високої напруги шляхом вимірювання спеціальними приладами [2]. Недоліком такого способу є те, що визначення величин напруженості поля проводиться на стадії експлуатації об'єкта. Проте відомо, що найкращим моментом контролю і оптимізації розподілу електричного поля є стадія проектування, що неможливо при використанні приведеного способу. Задача корисної моделі - розробити простий ефективний аналітичний спосіб прогнозування максимальних рівнів електричних полів промислової частоти за межами типових підстанцій, розташованих в міській межі. Для вирішення поставленої задачі в запропонованому способі визначення максимальних рівнів електричного поля за межами міських підстанцій високої напруги, який полягає в тому, що визначають напруженість електричного поля за межами підстанцій в місцях, де проводи верхнього ярусу ошиновки паралельні забору, використовуючи план підстанції, визначають відстань від огорожі підстанції до середнього проводу першої (останньої) ланки, розбивають за допомогою плану і розрізів дві крайні ланки в межах підстанції на ділянки в площинах, перпендикулярних проводам ошиновки, на яких визначають величини напруженості електричного поля Εk на відстанях від забору підстанції до границі санітарної зони та за її межами та вибирають максимальне значення напруженості із значень на всіх ділянках: k   i 2i   hi 2 C i Ui  i  h i  h   20  r  x  xdi 2   i  h2 x  xdi 2   i  h2  C i Ui  x  xdi x  xdi  h i   20  r  x  xdi 2   i  h2 x  xdi 2   i  h2   i  35 40 45 де Ehi і Εi - горизонтальна та вертикальна складові вектора напруженості електричного поля, створювані i-тим проводом ошиновки, В/м; h=1,8 - висота точки спостереження над поверхнею землі, м; x - відстань від проекції центрального проводу крайньої ланки до границі за межами підстанції, де визначають напруженість електричного поля, м; Ні - середня висота підвішування і-го проводу над землею, м; Ci - ємність i-го проводу ошиновки на одиницю довжини, Ф/м; Ui - напруга i-го проводу ошиновки, В; xdi - відстань від z-го проводу ошиновки до центрального проводу крайньої ланки, м; r - відносна діелектрична проникність середовища; -12 0=8,85•10 - діелектрична постійна, Ф/м; Середня висота підвішування над землею і-го проводу Hi верхнього та нижнього ярусів визначається за виразом: Hi  Hpodi 50    ,     2 H =Hpod -f, fi , i i 3 де Hpodi - висота кріплення проводу на опорі або на підстанційному обладнанні, м; fi - стріла провисання проводу, м. Напруга Ui для найближчого проводу до забору приймається рівною фазній UФ, для інших двох проводів - Uі = -0,5 UФ. Ємності проводів ошиновки підстанції з горизонтальним розташуванням проводів відносно землі визначається для кожного ярусу та ланки окремо за формулою (1) для центрального проводу та за формулою (2) для крайніх проводів. 1 UA 73910 U  2 2 2 i  2 i      1  i   20  r n  1   d   d    r         Ci    2  2 i   i    2 i  2 i  n  r   n  r  1   d    2   n 1   d                   2  1 0  r n i   1  i  d 2  r   2 i     1     d   Ci       2  1 i  n   2   r  2 i    1   d         5 10 15 20 25   2               2      ,   2  i n  r     (1)     2   2 i  1     d     2 i   2 i  i n n  r   r  1  d           3 22        2   1  i  d      2            2  n 1   2 i   d            2      2 , (2) де d - відстань між проводами сусідніх фаз ошиновки, м; r - радіус проводу, м; На кресленні зображено схему розташування проводів ошиновки підстанції двох крайніх ланок на одній ділянці, де 1 - огорожа, 2 - проводи ошиновки, 3 - точка спостереження, 4 поверхня землі. Спосіб визначення максимальних рівнів електричного поля за межами міських підстанцій здійснюють таким чином. Використовуючи план підстанції, визначають відстань від прилеглої огорожі підстанції 1 до середнього проводу ошиновки 2 першої (останньою) ланки - хn. Границя 3, на якій визначають величини напруженості х, складає x = хn+xh; висота над поверхнею землі 4-h=1,8 м. Розбивають за допомогою розрізів дві крайні ланки в межах підстанції в площинах, перпендикулярних проводам ошиновки на ділянки, на яких проводи не змінюють своєї конфігурації по довжині ланки. Визначають величину напруженості електричного поля, створюваного системою проводів ошиновки 2, на кожній з ділянок на відстанях від забору підстанції до границі санітарної зони та за її межами. Вибирають максимальне значення напруженості із значень на всіх ділянках, яке і є кінцевим результатом. За допомогою запропонованого способу можливе просте визначення напруженості електричного поля за межами підстанцій високої напруги, розташованих в міській межі з достовірною точністю, що дозволяє вже на стадії проектування об'єктів проводити контроль за рівнями електричних полів та при необхідності проводити їх оптимізацію. Джерела інформації: 1. IEEE Recommended practice for measurements and computations of electric, magnetic, and electromagnetic fields with respect to human exposure to such fields, 0 Hz to 100 kHz: C95.3.1-2010. -New York, USA: IEEE, 2010.-101 p. 2. Safigianni A.S. Electric and magnetic-field measurements in an outdoor electric power substation /A.S. Safigianni C.G. Tsompanidou // IEEE Transactions on Power Delivery.-2009. Vol. 24, № 1. – P.38-42. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 40 Спосіб визначення максимальних рівнів електричного поля промислової частоти за межами міських підстанцій високої напруги, який полягає в тому, що визначають напруженість електричного поля за межами підстанцій в місцях, де проводи верхнього ярусу ошиновки паралельні забору, який відрізняється тим, що, використовуючи план підстанції, визначають відстань від огорожі підстанції до середнього проводу першої (останньої) ланки, розбивають за допомогою плану і розрізів дві крайні ланки в межах підстанції на ділянки в площинах, перпендикулярних проводам ошиновки, на яких визначають величини напруженості електричного поля Ек на відстанях від забору підстанції до границі санітарної зони та за її межами та вибирають максимальне значення напруженості із значень на всіх ділянках: k   i 2i   hi 2 2 UA 73910 U CiUi  i  h i  h   20  r  x  xdi 2   i  h2 x  xdi 2   i  h2  CiUi  x  xdi x  xdi  hi   20  r  x  xdi 2   i  h2 x  xdi 2   i  h2   i  5 10     ,     де Ehi і Εi - горизонтальна та вертикальна складові вектора напруженості електричного поля, створювані i-тим проводом ошиновки, В/м; h = 1,8 - висота точки спостереження над поверхнею землі, м; x - відстань від проекції центрального проводу крайньої ланки до границі за межами підстанції, де визначають напруженість електричного поля, м; Ні - середня висота підвішування і-го проводу над землею, м; Ci - ємність i-го проводу ошиновки на одиницю довжини, Ф/м; Ui - напруга i-го проводу ошиновки, В; xdi - відстань від z-го проводу ошиновки до центрального проводу крайньої ланки, м; r - відносна діелектрична проникність середовища; -12 0 = 8,85•10 - діелектрична постійна, Ф/м. Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3