Анализ электрических

И МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ ВЛ ВЫСОКОГО

НАПРЯЖЕНИЯ, ПРОХОДЯЩИХ

В НАСЕЛЕННЫХ РАЙОНАХ

Оценка реальных уровней напряжен-ностей электрических и магнитных полей вблизи электроэнергетических объектов с учетом сложности электрических соедине­ний и строительных конструкций пока остается сложной проблемой.

В МЭИ разработаны численные методы и базирующаяся на их основе программа Sky_EF 1.0 для компьютерного анализа электрических и магнитных полей про­мышленной частоты, создаваемых ВЛ и подстанциями ВН.

Воздушные линии напряжением 220 кВ имеют по меньшей мере две особенности. Во-первых, в отличие от ВЛ 500—750 кВ они выполняются как одноцепными. так и двухцепными. Очевидно, что это приводит и к различиям в структуре полей. При этом

Анализ электрических и магнитных полей ВЛ высокого напряжения

у

Н h- И

А) 6)

Рис. 11.7. Конструкции опор ВЛ 220 кВ, принятые в расчетной модели:

а — опора ПУС 220-1; 6 — опора П 220-2 (размеры в м)

следует учитывать, что структура поля двухцепной ВЛ в отличие от одноцепной будет изменяться и при изменении порядка следования фаз в обеих цепях. Во-вторых, ВЛ 220 кВ и менее часто проходят в мест­ностях с густой жилой и промышленной застройкой. Следовательно, на сравни­тельно небольшом удалении от линии могут оказаться какие-либо сооружения, которые вносят заметные искажения в структуру ее поля.

В качестве примера одноцепной ВЛ возможен участок линии на типовых опо­рах ПУС 220-1 длиной пролета 430 м (рис. 11.7, а), а в качестве примера двух­цепной ВЛ — участок линии на опорах П 220-2 длиной пролета также 430 м (рис. 11.7, б). При расчетах длина гир­лянды изоляторов в обоих случаях была принята равной 2, 5 м. Минимальная высота подвеса провода в пролете состав­ляла 12 м; параметры фазных проводов и тросов были приняты в соответствии с данными [36].

Для двухцепной ВЛ расчеты выполня лись при различных конфигурациях z± При этом в левой цепи на рис. 11.7, б сверху располагалась фаза А, в середине — фаза В и внизу — фаза С (такое чередование фаз обозначается ABC). Чередование фаз в пра вой цепи варьировалось. Исследовались та возможные сочетания фаз: АВС-СВА, ABC- ВАС, ABC-ABC, ABC-ACB, АВС-СЛВ. ЛВС ВСА. Обозначение АВС-АВС. означает, что и в левой и в правой сверху находилась фаза А, в середине -фаза В и внизу —фаза С.

При расчетах магнитного поля действующее значение тока во всех фазах принималось равным 1 кА. Это значение характерно для ВЛ 220 кВ. Так как задача линейная, при других значениях тока приведенные ниже значения напряженностей

400 Глава 11. ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ И ТЕХНОГЕННОЕ ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ

Рис. 11.8. Распределение напряженностей электрического (а) и магнитного (б) полей на высоте 1, 8 м над поверхностью земли в поперечном сечении в середине пролета одноцепной н двухцепной ВЛ 220 кВ при paз-личных сочетаниях фаз

10 20 30 2, м

Одноцепная ВЛ: Двучленная ВЛ:

--- — АВС-СВА

—*— лвс-авс

—т— ЛВС-ВСА

Рис. 11.9. Распределение напряженностей электри­ческого ноля по высоте нал поверхностью земли на расстоянии 20 м от осей ВЛ в поперечном сечении п середине пролета одноцепной и двухцепнон В.1 220 кВ при различных сочетаниях фаз

умножить на реальное значение тока в килоамперах.

В первую очередь рассмотрим резуль­таты сопоставления напряженностей полей

одноцепной и двухцепной ВЛ при упомя­нутых выше сочетаниях фаз (рис. 11.8). Из приведенных данных легко видеть, что вблизи оси ВЛ (т.е. вблизи прямой линии, соединяющей центры оснований опор) максимальные напряженности электриче­скою и магнитного полей достигаются в случае двухцепной ВЛ при сочетании фаз ЛВС-АВС. Минимальными напряженности полей оказываются также в случае двух-ценной ВЛ. но при сочетании фаз АВС-СВА. Значения напряженностей полей, которые достигаются вблизи оси одноцепной линии, близки к средним между значениями напря­женности в двух предыдущих случаях. С другой стороны, уже на удалении около 10 м от осей линий значения напряженнос­тей полей для одноцепной ВЛ становятся выше, чем для двухцепной, вне зависи­мости от сочетания фаз у последней. На удалении около 20 м кратность напряжен­ности одноцепной ВЛ по отношению к напряженности двухцепной ВЛ становится примерно равной 2. Из приведенных на рис. 11.9 кривых следует, что такое разли-

11.3. Анализ электрических и магнитных полей ВЛ высокого напряжения

чие существует не только вблизи поверх­ности земли, но и вплоть до высоты 20 м над землей. Граница зоны отчуждения вок­руг ВЛ определяется критическим значе­нием напряженности 1000 В/м. Это озна­чает, что согласно имеющимся данным ширина зоны отчуждения одноцепной ВЛ 220 кВ исследованной конфигурации пре­вышает ширину зоны отчуждения исследо­ванной двухцепной ВЛ, несмотря на более высокие максимальные значения напря­женности поля вблизи оси последней. Рас­стояние от оси одноцепной линии до гра­ницы зоны отчуждения составляет 19. а двухцепной 14 м.

На рис. 11.10 показаны карты уровней напряженности электрического поля в про­летах обеих исследованных линий. Расчеты выполнялись вдоль оси ВЛ (т.е. вдоль оси х) от одной опоры до другой, а в поперечном направлении (т.е. вдоль оси у) на расстоя-

ниях до 25 м в обе стороны от оси. На кар­тах выделены области, в которых напряжен­ность поля превышает 1000 В/м. Прослежи­вается резкое снижение напряженности поля вблизи опор ВЛ.

К сожалению, сравнить полученные максимальные значения напряженности электрического и магнитного полей с нор­мативными значениями не представляется возможным, так как в России отсутствуют нормативные документы, устанавливающие предельные допустимые уровни напряжен­ности для населения (российские норма­тивы ограничивают значения напряженно-стей полей только на рабочих местах). Поэ­тому проведем сопоставление с европей­скими нормативами ENV-50166. Согласно последним при напряженности электриче­ского поля 6, 1 кВ/м и магнитного поля 159 А/м в обязательном порядке необхо­димо информировать персонал о наличии

Рис. 11.10. Карты уравнен напряженности электрического поля на высоте 1, 8 м нал поверх костью земли в пролетах одноцепной (а) и двухцепной (б) ВЛ 220 кВ при сочетании фаз ABC-ABC