Расчет электрического поля, создаваемого высоковольтными линиями электропередачи ОАО "Костромаэнерго"

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.