Определение напряжённости электрического поля

В различных точках пространства вблизи электроустановок промышленной частоты напряжённость электрического поля имеет разные значения. Она зависит от разных факторов: номинального напряжения электроустановки, расстояния между точкой, в которой определяется напряжённость поля и токоведущими частями, высоты размещения над землёй токоведущих частей так далее.

Напряжённость может быть измерена с помощью специальных приборов, в некоторых случаях, например, вблизи воздушных линий электропередач, определена расчётом.

В качестве примера определим напряжённость электрического поля, создаваемого трёхфазной воздушной линией электропередачи с горизонтальным расположением проводов.

Пример 1.2.7. Определить напряжённость электрического поля на высоте h = 2 м от земли на разных расстояниях от оси линии 500 кВ в середине промежуточного пролёта. Линия имеет горизонтальное расположение проводов с расстоянием между ними d = 10,5 м. Фазы расщеплённые, состоящие из трёх проводов АСО – 500 с радиусом r0 = 1,51 см с шагом расщепления (расстояния между ними) а = 40 см. Высота подвеса проводов на опоре H_п= 22 м, габарит линии H₀= 8,65 м, средняя высота подвеса проводов над землёй H_ср= 13,1 м. Грозозащитные тросы изолированы от опор, то есть влияние их на электрическое поле проводов не учитывается (рис. 1.2.8).

Рисунок 1.2.8 – К определению высоты размещения провода над землёй H на разных расстояниях от опоры х.

Высота размещения провода над землёй H принимается равной фактической высоте размещения участка (точки) провода, ближайшей к точке Р (рисунок 1.2.9), поскольку на формирование поля в этой точке основное влияние оказывает ближайший участок провода.

Рисунок 1.2.9 – К вычислению напряжённости электрического поля вблизи воздушной линии электропередачи в точке Р А, В, С – фазы (провода) линии; А,В, С – зеркальные изображения фаз; m_A, m_B, m_C– кратчайшие расстояния от точки Р до фаз линии; n_A,n_B,n_C- кратчайшие расстояния от точки Р до зеркальных изображений фаз.

Высота H определяется из следующего выражения:

H = H_п– [(4 · f·x) / l] · [1 – (x / l)], (1.2.21)

где, H_п- высота подвеса провода на опоре, м; f = (H_п– H₀) – стрела провеса провода; H₀– габарит линии (наименьшее расстояние от провода до земли), м; x – расстояние по горизонтали от опоры до расчётной точки провода, м; l –длина пролёта линии, м.

Предварительно определяется ёмкость фазы относительно земли по формуле:

, (1.2.22)

где, H_ср– средняя высота подвеса проводов над поверхностью земли, м; [H_ср= 1/3 · (H_п+ 2 · H₀)].

При расщеплённых фазах, состоящих каждая из n проводов радиусом r0 с расстоянием между ними а вместо r надо подставлять в (1.2.22) эквивалентный радиус r_экв, который рассчитывается по формуле:

, (1.2.23)

где, Р – поправочный коэффициент. При n = 2 и n = 3, коэффициент Р = 1, а при n = 4, Р = 1,09.

Подставляя значения в формулу (1.2.22) получаем:

Затем находим напряжённость поля в расчётных точках по формуле:

, (1.2.24)

Коэффициенты k имеют следующие значения:

; ;

; ;

; ;

Отрезки m и n являются гипотенузами соответствующих прямоугольных треугольников (рисунок 1.2.9) и определяются следующими уравнениями:

;

;

;

Так как напряжённость поля требуется определить в середине пролёта, высоту H принимаем равной габариту линии, то есть 8,65 м.

Вначале определяем напряжённость в точке Т, находящейся под средней фазой на высоте 2 м от земли (рисунок 1.2.10), для этой точки х = 0 (рисунок 2.1.9), а отрезки m и n равны.

Рисунок 1.2.10 – К вычислению напряжённости электрического поля на разных расстояниях от оси линии 500 кВ (на высоте 2 м от земли)

м;

м;

м;

m_В = 8,65 – 2 = 6,65 м;

n_В = 8,65 + 2 = 10,65 м.

Коэффициенты k для точки Т будут:

k₁= 10,5 / 131,9 – 10,5 / 223,6 = 3,28 · 10^-2;

k₂= 6,65 / 131,9 + 10,65 / 223,6 = 9,8 · 10^-2;

k₃= 0;

k₄= 6,65 / 6,65² + 10,65 / 10,65² = 24,42 · 10^-2;

k₅= – 10,5 / 131,9 – (–10,65 / 223,6) = – 3,28 · 10^-2;

k₆= 6,65 /131,9 + 10,65 / 223,6 = 9,8 · 10^-2.

Подставляя численные значения величин в выражение (1.2.24) получим значение напряжённости электрического поля в точке Т:

Аналогично определяется напряжённость поля в других точках (при разных значениях х). Результаты расчёта изображаются в виде кривой Е_расч. на рисунке 1.2.10. Там же построена кривая Е_изм., построенная по данным измерений на линии 500 кВ.

Задание 5: Определить напряжённость электрического поля на высоте h м от земли на разных расстояниях от оси линии 500 кВ. Линия имеет горизонтальное расположение проводов с расстоянием между ними d = 10,5 м. Фазы расщеплённые, состоящие из трёх проводов АСО – 500 с радиусом r₀= 1,51 см с шагом расщепления (расстояния между ними) а = 40 см. Высота подвеса проводов на опоре H_п= 22 м, габарит линии H₀= 8,65 м, средняя высота подвеса проводов над землёй H_ср= 13,1 м. Грозозащитные тросы изолированы от опор, то есть влияние их на электрическое поле проводов не учитывается (рисунок 1.2.8).

Сделать выводы.

Исходные данные приведены в таблице 1.2.6.

Таблица 1.2.6 – Исходные данные для оценки опасности действия электрического поля

Последняя цифра в з/кн
h, м	1,5	1,7	1,0	1,8	1,9	2,0	1,5	1,7	1,9	2,0
х, м									2,5	3,0

Примечание:

1.Предельно допустимый уровень напряженности ЭП на рабочем месте в течение всей смены устанавливается равным 5 кВ/м.

2. При напряженностях в интервале больше включительно допустимое время пребывания в рассчитывается по формуле:

5 до 20 кВ/м ЭП Т (час)

Т = (50 / Е) - 2, где

Е - напряженность ЭП в контролируемой зоне, кВ/м;

Т - допустимое время пребывания в ЭП при соответствующем уровне напряженности, ч.

Заключение

Электробезопасность не только актуальная область знаний для электротехнического персонала, но и сложная в теоретическом плане дисциплина. В методических указания в систематизированном виде изложены требования к выполнению контрольной работы по предмету «Электробезопасность», приведены примеры решения задач, даны варианты контрольных заданий

Рассмотренные вопросы соответствуют образовательному стандарту по подготовке специалистов, но не охватывает всего спектра требований к профессиональной подготовке персонала. В частности, не рассматриваются вопросы работы под напряжением, приёмам освобождения пострадавшего от действия электрического тока, оказанию первой медицинской помощи при несчастных случаях и так далее.

Электротехнический персонал также должен знать правила и инструкции по технической эксплуатации, пожарной безопасности, уметь пользоваться защитными средствами, знать устройство электроустановок.

Поэтому, необходимо совершенствовать свои знания, чтобы выполнять более квалифицированную работу соблюдая при этом все требования по охране труда.

Литература

1. Межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок . ПОТ РМ-016 2001 РД 153-34.0-03.150-00 [Текст] : [введен с 1 июля 2001 г.] / М -во труда и соц. развития РФ, М-во энергетики РФ, 2006. -152 с.

2. Межотраслевые типовые инструкции по охране труда при эксплуатации электроустановок [Текст], 2006. -160 с.

3.Манойлов, Владимир Евстафьевич. Основы электробезопасности [Текст] / В. Е. Манойлов. -4-е изд., перераб. и доп. -Л. : Энергоатомиздат, 1985. -384 с.

4.Правила применения и испытания средств защиты, используемых в электроустановках, технические требования к ним [Текст]. -СПб. : Деан, 2000. -128 с.

5.Электробезопасность [Видеозапись] : учеб. видеофильмы. -[Б. м. : б. и.], [2004]. -1 вк. (33 мин.) : цв., звук на том же нос., VHS. -(Охрана труда и техника безопасности).

6.Собурь, С. В.Пожарная безопасность электроустановок [Текст] : справочник / С. В. Собурь ; ред. В. И. Кузнецов. -2-е изд., доп. (с изм.). -М. : Спецтехника, 2000. -259 с.

7.Электробезопасность [Текст] : учеб.-метод. комплекс для спец. 140204, 140205, 140211, 140203 / АмГУ, Эн.ф. ; сост. А. Г. Тоушкин. -Благовещенск : Изд-во Амур. гос. ун-та, 2007. -69 с.

8.Электробезопасность [Электронный ресурс] : учеб.-метод. комплекс по дисц. для спец. 140204, 140205, 140211, 140203 / АмГУ, Эн.ф. ; сост. А. Г. Тоушкин. -Благовещенск : Изд-во Амур. гос. ун-та, 2007.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по выполнению контрольной работы

по дисциплине «Электробезопасность»

для бакалавров направления подготовки 13.03.02 Электроэнергетика и электротехника (профили подготовки: «Электроснабжение», «Электроэнергетические системы и сети», «Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем», «Менеджмент в электроэнергетике)

Составитель: Мустафаев Х.М

Редактор:

____________________________

Подписано в печать 15.02.16

Формат 60x84 1/16. Усл. п. л. – Уч.-изд. л. –

Бумага газетная. Печать офсетная. Заказ Тираж 50 экз.

ГОУВПО «Северо-Кавказский государственный технический университет»

355029, г. Ставрополь, пр. Кулакова, 2

Издательство Северо-Кавказского федерального университета

Отпечатано в типографии СКФУ