РАСЧЁТ СТОИМОСТИ ЭКРАНОВ ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧНСКОГО ПОЛЯ

6. РАСЧЁТ СТОИМОСТИ ЭКРАНОВ ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧНСКОГО ПОЛЯ

 

Критерием оценки необходимости внедрения экранов по снижению напряжённости электрического поля является определение размеров капитальных вложений и эксплуатационных издержек в системе защиты окружающей среды от воздействия электрических полей. В первом варианте используются дополнительные деревянные опоры для крепления экранов, а во - втором варианте используются уже имеющиеся опоры с отпайкой.

Оценим эффективность использования внедрения экранов по снижению электрического поля.

Для того чтобы просчитать капитальные вложения в - первом варианте нужно найти необходимое количество опор. Опоры выбираем деревянные.

n_оп.= (6.1)

где S- длина линии, проходящей над огородом, м;

50- расстояние между опорами, м.

n_оп.= шт.

1. Капитальные вложения в первом и во - втором вариантах, тыс. руб.:

а) Находим капитальные вложения в - первом варианте:

КВ₁=Цоп.+Цпров.+ТР+Нр (6.2)

где Цоп.- стоимость опор с учётом монтажа по [19], тыс. руб.;

Цпров.- стоимость провода марки АС-70/11 с учётом монтажа [19], тыс.руб;

ТР - транспортные расходы;

Нр - накладные расходы.

Цоп=n_оп. ·Ц_1оп.

где n_оп.- количество опор, шт.;

Ц_1оп.- стоимость одной деревянной опоры с учётом монтажа по [19], тыс. руб.

Цоп=20·3.3=66 тыс. руб.

КВ₁=66+84.7+18.08+13.5=182.28 тыс. руб.

б) Находим капитальные вложения во - втором варианте:

КВ₂=Цотп.+Цпров.+ТР+Нр (6.3)

где Цотп.- стоимость отпаек с учётом монтажа по [19], тыс. руб.;

Цпров.- стоимость провода марки АС-70/11 с учётом монтажа по [19], тыс.руб.;

ТР - транспортные расходы;

Нр - накладные расходы.

Цотп.=3.5·1.2·Цмет.·n_отп.

где 3.5- длина отпайки, м;

1.2- затраты на монтаж отпаек (20 % от цены) по [19];

Цмет.- стоимость металла под отпайки по [19], руб.;

n_отп.- количество отпаек равно количеству опор, шт.

Цотп.=3.5·1.2·0.308·20=25.87 тыс. руб.

КВ₂=25.87+84.7+13.27+9.91=133.75 тыс. руб.

2. Эксплуатационные затраты по оборудованию:

ЭЗ= А+Р+Пр (6.4)

где А - амортизационные отчисления, тыс. руб.;

Р - затраты на техническое обслуживание ( ТО ) и технический ремонт ( ТР ), тыс. руб.;

Пр- прочие расходы, тыс. руб.

ЭЗ₁= 4.37+6.37+1.07=11.81 тыс. руб.

ЭЗ₂=3.21+4.68+0.79=8.68 тыс. руб.

3. Найдём приведенные затраты, подставив в формулу (6.2), (6.3) и (6.4), тыс. руб.:

ПЗ=КВ∙Ен+ЭЗ (6.5)

ПЗ₁=182.28∙0.15+11.81 = 39.15 тыс. руб.

ПЗ₂=133.75∙0.15+8.68 = 28.74 тыс. руб.

Таблица 6.1 - Экономическая эффективность внедрения различных вариантов экранирования.

Показатели	Вариант 1	Вариант 2
Капитальные вложения, тыс. руб.	182.28	133.75
в том числе: стоимость провода, тыс. руб. за 1 км	84.7	84.7
Транспортные расходы 12% от оптовой цены, тыс. руб.	18.08	13.27
Накладные расходы 8% от оптовой цены и транспортных расходов, тыс. руб.	13.05	9.91
Эксплуатационные издержки, тыс. руб.	11.81	8.68
в том числе: издержки на амортизацию 2.4% от капитальных влоений, тыс. руб.	4.37	3.21
в том числе: издержки на ТО и ТР 3.5% от капитальных вложений, тыс. руб.	6.37	4.68
Прочие расходы - 10 % от амортизации и ремонта, тыс. руб.	1.07	0.79
Приведенные затраты, тыс. руб.	39.15	28.74

Социальный эффект:

Так как реакции организма на воздействие электрического поля имеют отрицательный характер, то есть 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, поэтому возникла необходимость снижения данного вредного влияния электрического поля посредством внедрения экранов.

В качестве критерия экономической оценки был использован минимум приведенных затрат. Наиболее эффективным следует признать второй вариант, где наименьшее значение приведенных затрат.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1)  Представлен обзор материалов по нормированию электрических полей за 1984 – 2003 г., выпущенных в России, а так же за рубежом. Показано, что несмотря на разные показатели нормирования в них можно установить следующие допустимые значения электрического поля:

-  внутри жилых зданий – 0.5 кВ/м;

-  на территории зоны жилой застройки – 1 кВ/м;

-  в населенной местности, вне зоны жилой застройки, а также на территории огородов и садов – 5 кВ/м;

-  на участках пересечения воздушных линий электропередачи с автомобильными дорогами I - IV категории – 10 кВ/м

-  в ненаселенной местности (незастроенные местности, хотя бы и часто посещаемые людьми, доступные для транспорта и сельскохозяйственные угодья) – 15 кВ/м;

-  в труднодоступной местности (не доступной для транспорта и сельскохозяйственных машин) и на участках, специально выгороженных для исключения доступа населения – 20 кВ/м;

2)  Представлена методика расчета электрического поля, создаваемого линией произвольной конструкции.

3)  Получены аналитические выражения для времени, когда вектор напряженности электрического поля достигает максимальной и минимальной величины.

4)  Рассчитано электрическое поле линий электропередачи для всех 16-ти коридоров. Они 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. Показано, что электрическое поле может достигать больших значений:

·  для коридоров: 10/110/110/500; 10/500; 110/110/110/500; 110/500; 110/500/110; 220/220/220/220/500; 220/500; 220/500/220/35 - E≤ 13 кВ/м;

·  для коридоров: 110/110/35/35/220; 220/220; 220/35 - E≤ 4 кВ/м;

·  для коридоров: 10/110/110/110; 10/35/110; 110/110; 110/110/110 - E≤1,4 кВ/м.

Наиболее опасными режимами работы являются – режим перенапряжения и режим перенапряжения с отключением одной из фаз, так как электрическое поле в первом случае в среднем возрастает в 1,4 раза, а во втором – в 2 раза.

5)  Для всех рассмотренных коридоров выбраны пассивные тросовые экраны, снижающие электрическое поле на 35 – 52%.

6)  Доработана инструкция по технике безопасности при ликвидации аварий и ненормальных режимов работы подстанции 110/35/10 кВ.

7)  Произведены расчёты стоимости экранов для снижения электрического поля при помощи подвески экранов на деревянные опоры и при помощи отпаек от уже имеющихся опор. Расчёты показали, что экономически целесообразнее использовать второй вариант, так как он менее капиталоёмкий, требуется меньше инвестиций на его реализацию.

8)  Разработана программа на языке Turbo Pasсal, которая позволяет рассчитывать напряженность электрического поля под трехфазной линией электропередачи.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Нормы и правила по охране труда при работах на подстанциях и ВЛ электропередачи напряжением 400, 500, 750 кВ переменного тока промышленной частоты. -М.: СЦНТИ ОРГРЭС, 1972. -11с. № 868-80.

2. ГОСТ 12.1.002.-75 - Общественные стандарты Союза СССР. Система стандартов и безопасности труда. Государственный комитет СССР по стандартам. -М.: Изд-во стандартов, 1979. -12 с.

3. Нормы и правила по охране труда при работах на подстанциях и ВЛ электропередачи напряжением 400, 500, 750 кВ переменного тока промышленной частоты. -М.: СЦНТИ ОРГРЭС, 1972. -11с.

4. Правила устройства электроустановок. Минэнерго СССР. - 6-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатом издат., 1985. - 640 с.

5. CCБТ. Электрические поля промышленной частоты. Допустимые уровни напряженности и требования к проведению контроля на рабочих местах.

6. Санитарные нормы и правила защиты населения от воздействия электрического поля, создаваемого воздушными линиями электропередачи переменного тока промышленной частоты. Министерство здравоохранения СССР. -Москва, 1984 .

7. ГОСТ 12.1.051 – 90 - Электробезопасность. Расстояния безопасности в охранной зоне линий электропередачи напряжением свыше 1000 В. -Москва, 1990.

8. Санитарные нормы и правила выполнения работ в условиях воздействия электрических полей промышленной частоты (50 Гц). Министерство здравоохранения СССР. - Москва, 1991.

9. Санитарные правила и нормы. СанПиН 2.2.4.723-98.

10 . Отчет НИР. Программа рачета, результаты расчетов и измерений электрических и магнитных полей высоковольтных воздушных линий электропередачи. – М.: РАО ЕЭС России “Электросетьсервис”, 1999. -130 с.

11. Справочник по физике. Сост.: Б. М. Яворский, А. А. Детлаф. - М.: Наука, 1977. -942 с.

12. Справочник по сооружению линий электропередачи напряжением 35-750 кВ. Сост.: С. В. Крылов и др.: под ред. М. А. Реута. -М.: энергоатомиздат, 1990. - 496 с.

13. Кац Р. А., Пельман Л. С. Расчет электрического поля трехфазной линии электропередачи. Электричество. 1978. -16 с. №1.

14. Солдатов В.А., Постолатий В.М. Расчет и оптимизация параметров и режимов управляемых многопроводных линий. Кишинев: Изд. “Штиинца”, 1990. -240 с.

15. Солдатов В. А., Постолатий В. М. Расчет напряженности электрического поля в пространстве, окружающем линию электропередач. Изд. АН МССР. Сер. физ.-техн. и мат. наук, 1984. -73 с. №216. Отчет НИР “Пути улучшения электромагнитной обстановки вдоль трасс ВЛ”. Том №3. Часть 1. Экранирование электрических полей ВЛ СВН с помощью пассивных тросовых экранов. - М.: РАО ЕЭС России “Электросетьсервис”, 2000. -26 с.

17. Справочник по электроустановкам высокого напряжения. Энергоатомиздат. Под ред. И. А. Баумштейна и С. А. Бажанова. - Москва, 1989.

18. Фукс Б. А., Шабат В. В. Теория функций комплексного переменного и некоторые их приложения. -М.: Гос. изд. физ.-мат. лит-ры, 1959.- 242 с.

19. Водяников В.Т. Экономическая оценка средств электрификации и автоматизации сельскохозяйственного производства и систем сельской энергетики. Учебное пособие для студентов, аспирантов и специалистов сельской энергетики. – М.: МГАУ, 1997. -180 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Программа расчета электрического поля трехфазной ЛЭП на языке Turbo Pascal.

program diplom;

uses crt,printer,graph;

const

{Eps0=8.85-12;}

con=1/(2*pi);

e=500;

c1='-------------------------------------------------------------------------------';

label

tabl;

var

st:integer;

g:array[1..2,1..e] of real;

x:array[1..3] of real; {массив координат проводников фаз}

y:array[1..3] of real; {массив координат проводников фаз}

Umod:array[1..3] of real;{массив модулей напряжений фаз}

Uarg:array[1..3] of real; {массив углов напряжений фаз}

Xm,Ym,r0:real; {координаты точки расчета и радиус проводников}

k,i,j:integer; {счетчики циклов}

Ur:array[1..3] of real; {массив действительной части комплексного напряжения}

Ui:array[1..3] of real; { массив мнимой части комплексного напряжения }

delta:array[1..3] of real; {промежуточная переменная}

delta1:array[1..3] of real;{ промежуточная переменная }

Cx:array[1..3] of real; { промежуточная переменная }

Cy:array[1..3] of real; { промежуточная переменная }

Exr,Eyr,Exi,Eyi,Ex,Ey:real;{действительная и мнимая части вертикальной и горизонтальной составляющих напряженности}

LK,LNA,DL:real; {LK-конечная точка расчета, LN- начальная точка расчета, DL-шаг}

Exmod,Eymod,Fix,Fiy:real; {модули вертикальной и горизонтальной составляющих, фазы напряженности}

A,B,Tmax,Tmin,Emax,Emin,Emaxkor2,h:real;

nf,Kei:integer; {nf число проводников в фазе}

DZ,D,rf,rekv:real;

procedure graphika;

var

grDriver: Integer;

grMode: Integer;

ErrCode: Integer;

begin

grDriver := Detect;

InitGraph(grDriver, grMode,'F:\BP\PROGI\D1\');

end;

begin

x[1]:=-11.5;x[2]:=0;x[3]:=11.5;y[1]:=8;y[2]:=8;y[3]:=8;

r0:=0.0124; rf:=0.088; nf:=3;

Umod[1]:=500; Umod[2]:=500; Umod[2]:=500;

Uarg[1]:=0; Uarg[2]:=120; Uarg[3]:=240;

h:=15; Xm:=0; Ym:=2;

LNA:=-20; LK:=20;

clrscr;

for i:=1 to 3 do

begin

Write('X',i,'=');

readln(x[i]);

Write('Y',i,'=');

readln(y[i]);

Write('Umod',i,'=');

readln(Umod[i]);

Write('Uarg',i,'=');

readln(Uarg[i]);

end;

Write('R0=');

readln(R0);

Write('Ln=');

readln(LNA);

Write('Lk=');

readln(LK);

Write('Y=');

readln(Ym);}

for i:=1 to 3 do

begin

Ur[i]:=Umod[i]*cos(Uarg[i]*Pi/180);

Ui[i]:=Umod[i]*sin(Uarg[i]*Pi/180);

writeln('Ur',i,'=',Ur[i]:10:10);

writeln('Ui',i,'=',Ui[i]:10:10);

end;

clrscr;

st:=round(e/15+0.5);

Xm:=1;

DL:=(LK-LNA)/(e-1);

for k:=1 to e do

begin

Xm:=LNA+(k-1)*DL;

DZ:=64/sqrt(50*0.0001);

for i:=1 to 3 do

begin

delta1[i]:=sqr(x[i]-Xm)+sqr(y[i]-Ym);

delta[i]:=sqr(x[i]-Xm)+sqr(y[i]+Ym+DZ);

Cx[i]:=(Xm-x[i])/delta1[i]-(Xm-x[i])/delta[i];

Cy[i]:=(Ym-y[i])/delta1[i]-(Ym+y[i]+DZ)/delta[i];

end;

Exr:=con*(Ur[1]*Cx[1]+Ur[2]*Cx[2]+Ur[3]*Cx[3]);

Exi:=con*(Ui[1]*Cx[1]+Ui[2]*Cx[2]+Ui[3]*Cx[3]);

Eyr:=con*(Ur[1]*Cy[1]+Ur[2]*Cy[2]+Ur[3]*Cy[3]);

Eyi:=con*(Ui[1]*Cy[1]+Ui[2]*Cy[2]+Ui[3]*Cy[3]);

Exmod:=sqrt(sqr(Exr)+sqr(Exi));

Eymod:=sqrt(sqr(Eyr)+sqr(Eyi));

Fix:=arctan(Exi/Exr);

Fiy:=arctan(Eyi/Eyr);

A:=sqr(Exmod)*cos(2*Fix)+sqr(Eymod*cos(2*Fiy));

B:=sqr(Exmod)*sin(2*Fix)+sqr(Eymod*sin(2*Fiy));

Tmax:=arctan((A+sqrt(sqr(A)+sqr(B)))/B);

Tmin:=arctan((A-sqrt(sqr(A)+sqr(B)))/B);

Emax:=sqrt(2)*(sqrt(sqr(Exmod)*sqr(sin(Tmax+Fix))+sqr(Eymod)*sqr(sin(Tmax+Fiy))));

Emin:=sqrt(2)*(sqrt(sqr(Exmod)*sqr(sin(Tmin+Fix))+sqr(Eymod)*sqr(sin(Tmin+Fiy))));

Emaxkor2:=Emax/sqrt(2);

g[1,k]:=Xm;

g[2,k]:=Emaxkor2;

---------------------------------

writeln('Exr=',Exr:20:20);

writeln('Exi=',Exi:20:20);

writeln('Eyr=',Eyr:20:20);

writeln('Eyi=',Eyi:20:20);

writeln('Exmod=',Exmod:20:20);

writeln('Eymod=',Eymod:20:20);

writeln('Fix=',Fix:20:20);

writeln('Fiy=',Fiy:20:20);

writeln('A=',A:2);

writeln('B=',B:20:20);

writeln('Tmax=',Tmax:20:20);

writeln('Tmin=',Tmin:20:20);

writeln('Emax/koren iz 2=',Emaxkor2:20:20);

readln;

---------------------------------

if k>1 then goto tabl;

clrscr;

writeln('Rashet elektricheskogo polia na visote',Ym:2:2,'m ot zemli.');

writeln('');

writeln(c1);

writeln('| X | Emax | Emin | Emax/koren iz 2 | Ex | Ey |');

writeln('| m | kV/m | kV/m | kV/m | kv/m | kV/m |');

writeln(c1);

tabl:

if k mod st =0 then

writeln('| ',Xm:9:3,' | ',Emax:9:3,' | ',Emin:9:3,' | ',Emaxkor2:15:3,' | ',Exmod:9:3,' | ',Eymod:9:3,' |');

end;

writeln(c1);

writeln('Konec rascheta.');

readln;

----------------------------------------------------------------

graphika;

setcolor(13);

line(round(g[1,1]*15+getmaxx/2),round(getmaxy/2)+180,round(20*15+getmaxx/2)+15,round(getmaxy/2)+180);

line(round(g[1,1]*15+getmaxx/2),round(-10*12+getmaxy/2)+180,round(20*15+getmaxx/2),round(-10*12+getmaxy/2)+180);

line(round(g[1,1]*15+getmaxx/2),round(-20*12+getmaxy/2)+180,round(20*15+getmaxx/2),round(-20*12+getmaxy/2)+180);

line(round(g[1,1]*15+getmaxx/2),round(-30*12+getmaxy/2)+180,round(20*15+getmaxx/2),round(-30*12+getmaxy/2)+180);

setcolor(14);

outtextxy(round(g[1,1]*15+getmaxx/2),round(getmaxy/2)+167,'0 kV/m');

outtextxy(round(g[1,1]*15+getmaxx/2),round(-10*12+getmaxy/2)+167,'10 kV/m');

outtextxy(round(g[1,1]*15+getmaxx/2),round(-20*12+getmaxy/2)+167,'20 kV/m');

outtextxy(round(g[1,1]*15+getmaxx/2),round(-30*12+getmaxy/2)+167,'30 kV/m');

setcolor(13);

line(round(g[1,1]*15+getmaxx/2),round(getmaxy/2)+180,round(g[1,1]*15+getmaxx/2),round(-30*12+getmaxy/2)+165);

line(round((g[1,1]+10)*15+getmaxx/2),round(getmaxy/2)+180,round((g[1,1]+10)*15+getmaxx/2),round(-30*12+getmaxy/2)+180);

line(round((g[1,1]+20)*15+getmaxx/2),round(getmaxy/2)+180,round((g[1,1]+20)*15+getmaxx/2),round(-30*12+getmaxy/2)+180);

line(round((g[1,1]+30)*15+getmaxx/2),round(getmaxy/2)+180,round((g[1,1]+30)*15+getmaxx/2),round(-30*12+getmaxy/2)+180);

line(round((g[1,1]+40)*15+getmaxx/2),round(getmaxy/2)+180,round((g[1,1]+40)*15+getmaxx/2),round(-30*12+getmaxy/2)+180);

setcolor(14);

outtextxy(round((g[1,1]+10)*15+getmaxx/2),round(getmaxy/2)+183,'-10');

outtextxy(round((g[1,1]+20)*15+getmaxx/2),round(getmaxy/2)+183,'0');

outtextxy(round((g[1,1]+30)*15+getmaxx/2),round(getmaxy/2)+183,'10');

outtextxy(round((g[1,1]+40)*15+getmaxx/2),round(getmaxy/2)+183,'20');

outtextxy(round((g[1,1])*15+getmaxx/2),round(getmaxy/2)+183,'-20');

setcolor(15);

for i:=2 to e do

line(round(g[1,i-1]*15+getmaxx/2),round(-g[2,i-1]*12+getmaxy/2)+180,round(g[1,i]*15+getmaxx/2),

round(-g[2,i]*12+getmaxy/2)+180);

readkey;

closegraph;

end.