Расчёт напряжённости электрического поля вблизи высоковольтной линии электропередач (ВЛЭП)

Цель работы: рассчитать напряжённость электрического поля, создаваемого трёхфазной высоковольтной линией электропередач в заданной точке, построить график зависимости напряжённости электрического поля от расстояния до ВЛЭП, построить график зависимости напряжённости электрического поля от расстояния до поверхности земли.

Таблица 1. Входные параметры

Алгоритм решения:

Алгоритм нахождения напряжённости электрического поля E в точке, удалённой от ближайшей опоры на расстояние X, от оси ВОЭП – на расстояние х, от поверхности земли по вертикали – на h

Высота размещения провода H_пр на расстоянии Х от опоры определяется по формуле:

(1)

Напряжённость электрического поля трехфазной воздушной линии электропередачи с горизонтальным расположением проводов определяется из формулы:

(2)

Коэффициенты k имеют следующие значения:

	(3)
	(4)
	(5)
	(6)
	(7)
	(8)

Отрезки m_a, m_b, m_c, n_a, n_b, n_c – являются гипотенузами соответствующих прямоугольных треугольников и определяются следующими уравнениями:

	(9)
	(10)
	(11)
	(12)
	(13)
	(14)

Ёмкость фазы относительно земли (пренебрегая влиянием земли) определяется по формуле:

(15)

Решение задачи

Используя формулы (1)-(15) и беря данные из таблицы исходных данных, получаем таблицу промежуточных и таблицу искомых значений.

Таблица 2. Исходные данные Таблица 3. Промежуточные значения

Таблица 4. Искомые значения

Таблица 5. Конечные значения

напряжённости электрического поля

в зависимости от расстояния до

поверхности земли

Таблица 6. Конечные значения

напряжённости электрического

поля в зависимости от расстояния

до ВЛЭП

Выводы

В ходе выполнения работы была найдена напряжённость электрического поля в заданной точке, были построены графики зависимости напряжённости от расстояния до ВЛЭП и от расстояния до поверхности земли. В общем и целом, предельно допустимый порог в 5000 В/м не был достигнут ни в какой точке, следовательно, исследуемая линия является достаточно безопасной.

Были построены графики следующих зависимостей:

· График зависимости напряжённости электрического поля от расстояния до ВЛЭП E(x). Данный график в нуле имеет некое фиксированное значение, затем начинает расти до определённого предела, потом убывает и на бесконечности стремится к фоновой электрической напряжённости среды. Такое поведение обусловлено физическими характеристиками электрического поля: если мы находимся к оси слишком близко, то волны, исходящие из разных точек ВЛЭП, интерферируют и гасят друг друга. По мере отдаления от ВЛЭП интерференция слабеет, и в определённый момент интенсивность достигает своего максимума. Затем с ростом расстояния интенсивность излучения падает, поскольку волны поглощаюстя окружающей средой.

· График зависимости напряжённости электрического поля от расстояния до поверхности земли E(h). На поверхности земли (при h = 0) напряжённость имеет некое фиксированное значение. Затем, по мере увеличения h, электрическая напряжённость растёт, поскольку уменьшается расстояние до ВЛЭП. Напряжённость достигает своего максимума в точке, где высота равна высоте ВЛЭП, и дальше с увеличением высоты лишь падает, на бесконечности стремясь к фоновой электрической напряжённости. Следует отметить, что график несимметричен, поскольку с левой стороны имеет место взаимодействие «земля-воздух», в правой – «воздух-воздух».

Для проведения расчётов и построения графиков были использованы следующие программы: Microsoft Word, Microsoft Excel, MathCAD.

Построенные графики зависимости напряжённости электрического поля от расстояния до линии ВЛЭП и от расстояния до поверхности земли показывают, что напряжённость электрического поля распределена несимметрично в разные стороны от ВЛЭП. Это связано с влиянием поверхности земли на напряжённость поля.

Графики изначально возрастают, достигают максимума в ближайшей к ВЛЭП точке, и далее при уходе на бесконечность стремятся к фоновой электромагнитной напряжённости. Это отражается в том, что пик напряжённости электрического поля достигается на высоте, равной высоте ВЛЭП.

Ответы на контрольные вопросы

1. Биологическое действие электромагнитного поля

Влияние физических, особенно электромагнитных, полей на биосферу разнообразно и многогранно. Процессы взаимодействия электромагнитных полей с живой клеткой, живым организмом довольно сложные и в настоящее время в полной мере не исследованы. Чувствительность биологических систем к внешним электромагнитным полям зависит от диапазона частот и интенсивности излучений. Влияние электромагнитных полей на человеческий организм может быть как полезным (лечебным), так и вредным. Лечебное воздействие электромагнитных полей используется в гипертермии, лазерной хирургии, физиотерапии, диатермии и т.д., используется в медицинской диагностике.

2. Как нормируется воздействие электромагнитного поля на человека?

Различные виды неионизирующих излучений электромагнитных полей, оказывают разное физиологическое воздействие. На практике различают воздействие магнитного поля (постоянного и квазипостоянного, импульсного), ВЧ- и СВЧ-излучений, лазерного излучения, электрического и магнитного поля промышленной частоты от высоковольтного оборудования и др. В связи со всё большим распространением источников ЭМП в быту (СВЧ — микроволновые печи, мобильные телефоны, теле-радиовещание) и на производстве (оборудование ТВЧ, радиосвязь), большое значение приобретает нормирование уровней ЭМП.

Выделяют, в частности:

• Временные допустимые уровни (ВДУ) ослабления геомагнитного поля (ГМП);

• ПДУ электростатического поля (ЭСП);

• ПДУ постоянного магнитного поля (ПМП);

• ПДУ электрического и магнитного полей промышленной частоты 50 Гц (ЭП и МП ПЧ);

• ПДУ электромагнитных полей в диапазоне частот > 10 кГц −30 кГц;

• ПДУ электромагнитных полей в диапазоне частот s 30 кГц −300 ГГц.

3. Механизм биологического действия электрического поля

Нахождение в зоне с повышенными уровнями ЭМП в течение определённого времени приводит к ряду неблагоприятных последствий: наблюдается усталость, тошнота, головная боль. При значительных превышениях нормативов возможны повреждение сердца, мозга, центральной нервной системы. Излучение может влиять на психику человека, появляется раздражительность, человеку трудно себя контролировать. Возможно развитие трудно поддающихся лечению заболеваний, вплоть до раковых. В частности, корреляционный анализ показал прямую средней силы корреляцию заболеваемости злокачественными заболеваниями головного мозга с максимальной нагрузкой от ЭМИ даже от использования такого маломощного источника, как мобильные радиотелефоны.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: