Довбыш В.Н., Маслов М.Ю., Сподобаев Ю.М. Электромагнитная безопасность элементов энергетических систем
Подождите немного. Документ загружается.
131
Такой режим имеет место лишь в течение коротких промежутков
времени. Данное утверждение справедливо и для остальных видов элек-
тротранспорта, рассмотренных выше.
Однако, поскольку рассмотренные случаи являются наихудшими в
смысле электромагнитной безопасности, именно полученные здесь ре-
зультаты представляют наибольший интерес с точки зрения оценки экс-
тремальных параметров электромагнитного мониторинга элементов энер-
госистем.
132
РАЗДЕЛ 4. Экспериментальные исследования ЭМП
энергетической инфраструктуры региона
4.1. Методика проведения эксперимента и обработки результатов
Несмотря на очевидные преимущества расчетных методов примени-
тельно к решению проблем электромагнитного мониторинга, эксперимен-
тальные исследования прочно сохраняют свои позиции в случаях:
- когда информация об устройстве объекта исследования отсутствует
или недостаточна для построения корректной расчетно-теоретической
модели;
- когда параметры, характеризующие режим работы объекта, оказы-
ваются труднопредсказуемыми;
- когда исходные параметры расчетной модели могут быть определе-
ны лишь на основе экспериментальных данных.
И, наконец, корректно поставленный эксперимент в адекватных усло-
виях является лучшим критерием проверки точности результатов, полу-
чаемых расчетным путем.
Экспериментальные исследования ЭМП элементов региональной
энергосистемы построим таким образом, чтобы условия проведения экс-
перимента были аналогичны условиям, моделируемым при расчете.
Ввиду существенного зашумления спектра вблизи промышленной
частоты в городах, с одной стороны, и влияния побочных статических
полей, с другой стороны, для измерений ЭМП ПЧ целесообразно исполь-
зовать селективный прибор с закрытым входом. В качестве такого прибо-
ра может выступать, например, измеритель напряженности поля промыш-
ленной частоты П3-50.
Прибор П3-50 (см. рис.4.1) предназначен для измерения средне-
квадратического значения напряженности электрического и магнитно-
го полей промышленной частоты 50 Гц, возбуждаемых вблизи элек-
троустановок высокого напряжения. В комплект прибора входят две
измерительные антенны Е3-50 и Н3-50. Измерительная антенна Е3-50
представляет собой симметричную дипольную антенну электрически
малых размеров (полный размер диполя 100 мм). Измерительная ан-
тенна типа Н3-50 представляет собой экранированную рамочную ан-
тенну электрически малых размеров (полный размер рамки 80 мм, чис-
ло витков 5600).
Измерения ЭМП высоковольтных ЛЭП и цепей питания электро-
транспорта проводятся следующим образом:
133
Рис.4.1. Измеритель напряженности поля промышленной частоты П3-50 и измерительные
антенны Н3-50 (слева) и Е3-50 (справа)
134
- электрическое и магнитное поля измеряются на высоте 2 м от по-
верхности Земли в направлении, перпендикулярном линии электропере-
дач, в нескольких сечениях на протяжении всего следования линии; при
этом необходимо учитывать возможное совместное прохождение линий
различного класса напряжений и корректно интерпретировать результаты
для этих случаев;
- магнитное поле измеряется систематически в течении некоторого
времени (месяц, полгода, год) с целью проверки корреляции с соответст-
вующим графиком загрузки линий;
- измерения контрольных точек корректируются в соответствии с ха-
рактером рельефа местности;
- измерения проводятся до расстояний, превышающих размеры зоны,
в которой контролируемые параметры оказываются больше своих пре-
дельно допустимых значений, регламентированных СанПиН.
Для трансформаторных подстанций целесообразно проводить измере-
ния только магнитного поля. Магнитное поле свободностоящих (внеш-
них) трансформаторных подстанций и тяговых подстанций электротранс-
порта измеряется в горизонтальном сечении на высоте 2 м от поверхности
Земли до расстояний, превышающих размеры зоны, в которой контроли-
руемые параметры оказываются больше своих предельно допустимых
значений, регламентированных СанПиН. Магнитное поле встроенных
трансформаторных подстанций измеряется в примыкающих помещениях
на первом и далее этажах в горизонтальных сечениях, в плоскостях, от-
стоящих на 0,5 и 1,5 м от уровня поля, или иных условиях, моделируемых
при расчете.
Электрическое поле силовых концентраторов-распределителей изме-
ряется аналогично полю ЛЭП, а магнитное поле – аналогично полю
трансформаторных подстанций.
Измерения необходимо проводить в каждой точке раздельно для трех
ортогональных компонент векторов поля с последующим вычислением
модуля результирующего вектора. Для каждой компоненты целесообраз-
но проводить не менее трех измерений с последующим вычислением
среднего значения.
4.2. Результаты экспериментальных исследований
электромагнитных полей высоковольтных ЛЭП
Измерения, результаты которых приведены ниже, проводились для
ряда ЛЭП, эксплуатирующихся на территории Самарский области – ЛЭП-
500 кВ, ЛЭП-200 кВ, ЛЭП-110 кВ. Измерения проводились с целью оцен-
ки уровней электромагнитных полей и, одновременно, проверки коррект-
ности расчетов, проведенных ранее.
Уровни напряженности электрического и магнитного полей опреде-
лялись на высоте 2,0 м от поверхности Земли. С помощью прибора П3-50
и антенны E3-50 определялись уровни электрического поля, соответст-
135
вующие трем ортогональным составляющим вектора
E
r
(см. рис.4.2.а). С
помощью прибора П3-50 и антенны Н3-50 определялись уровни магнит-
ного поля, соответствующие трем ортогональным составляющим векто-
ра
H
r
(см. рис.4.2.б).
X
H
Y
H
Z
H
X
E
Y
E
Z
E
x y
z
x
y
z
h=2м
Рис.4.2. Пояснения к проведению измерений
Измерения проводились на отметках 0, 2, 5, 10, 15 , 20 , 50 метров от
оси проходящей вдоль направления следования каждой ЛЭП; в каждой
точке производилось не менее трех измерений, в протокол занесены мак-
симальные значения полученных уровней.
Фрагменты коридоров прохождения ЛЭП на карте Самарской области
показаны на рис.4.3.
Процесс проведения измерений электрического поля ЛЭП при помо-
щи прибора П3-50 и антенны Е3-50 показан на рис.4.4.
На рисунках, приведенных ниже, показаны распределения электриче-
ского и магнитного полей ЛЭП. Там же построены графики, полученные
теоретическим путем. На рисунках приведены только средние значения,
полученные экспериментальным путем.
Приведенные результаты измерений в указанных точках территории
на различных расстояниях от объекта, полученные с помощью прибора
для измерения напряженности поля промышленной частоты П3-50 в це-
лом хорошо соответствуют результатам прогнозирования электромагнит-
ной обстановки, полученными расчетно-аналитическим путем по разрабо-
танной ранее методике. Некоторые количественные расхождения между
расчетными и экспериментальными результатами, очевидно, объясняются
влиянием случайных факторов, которые не учитываются в методиках
проведения расчетных и экспериментальных исследования.
а)
б)
136
110 кВ
220 кВ
500 кВ
Рис. 4.3. Фрагменты коридоров прохождения ЛЭП
137
Рис.4.4. Измерения при помощи П3-50
138
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
0.00 2.00 5.00 10.00 15.00 20.00 50.00
r, m
E, V/m
Eтеор
E
Рис.4.5. Электрическое поле ЛЭП 110 кВ
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
0.00 2.00 5.00 10.00 15.00 20.00 50.00
r, m
H, A/m
Hтеор
H
Рис.4.6. Магнитное поле ЛЭП 110 кВ
139
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
0.00 2.00 5.00 10.00 15.00 20.00 50.00
r, m
E, V/m
Eтеор
E
Рис.4.7. Электрическое поле ЛЭП 220 кВ
0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
1.20
1.40
1.60
1.80
0.00 2.00 5.00 10.00 15.00 20.00 50.00
r, m
H, A/m
Hтеор
H
Рис.4.8. Магнитное поле ЛЭП 220 кВ
140
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
14.00
0.00 2.00 5.00 10.00 15.00 20.00 50.00
r, m
E, V/m
Eтеор
E
Рис.4.9. Электрическое поле ЛЭП 500 кВ
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.00 2.00 5.00 10.00 15.00 20.00 50.00
r, m
H, A/m
Hтеор
H
Рис.4.10. Магнитное поле ЛЭП 500 кВ