Расчет наведенного напряжения на вл: «Россети ФСК ЕЭС» | Филиалы

ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗЛИЧНЫХ СПОСОБОВ ЗАЗЕМЛЕНИЯ ОТКЛЮЧЕННОЙ ВЛ 110 КВ Л-105 С ЦЕЛЬЮ ОПРЕДЕЛЕНИЯ БЕЗОПАСНЫХ РЕМОНТНЫХ СХЕМ ЛИНИИ

Стрижова Татьяна Анатольевна
Санкт-Петербурский горный университет
кандидат технических наук, доцент

Библиографическая ссылка на статью:
Стрижова Т.А. Исследование различных способов заземления отключенной ВЛ 110 кВ Л-105 с целью определения безопасных ремонтных схем линии // Современные научные исследования и инновации. 2019. № 3 [Электронный ресурс]. URL: https://web.snauka.ru/issues/2019/03/88880 (дата обращения: 22.05.2021).

Предлагается определять с помощью измерений наведенные напряжения при наибольшем рабочем токе на влияющих ЛЭП. В тоже время, указывается, что измерения наведенных напряжений должны проводиться «заблаговременно», лишь «по возможности в период передачи по влияющей ВЛ наибольшей мощности».

При изолированных обоих концах РЛ (и нулевом напряжении на РЛ при отсутствии влияния), суммарный заряд провода и при наличии влияния останется равным нулю. Поэтому график наведенного напряжения сдвинется симметрично относительно нулевой оси (рис. 1.1б). Максимальное наведенное напряжение в этом случае будет равно U_{max 2} = U_{max 1}/2. На практике идеальной изоляции ЛЭП не бывает. Тогда линия привяжется к случайной точке с наибольшей утечкой на землю и модуль максимального наведенного напряжения на проводах РЛ примет промежуточное значение  (рис. 1.1в).
Эти оценки позволяют определить степень необходимой детализации трасс сближения, а именно: нет необходимости учитывать относительно небольшие неоднородности трасс, например, плавные изменения высот в пролетах с транспозициями, влияние отдельных опор с нестандартными высотами подвеса (переходы через дороги, пересечения ЛЭП и т.д.).

Также можно отметить, что сделанные оценки возможных наведенных напряжений сильно завышены, так как в практике ремонтов заземление линий на одном конце не допускается, а при изолированной по концам линии ее необходимо заземлять в месте ремонта.
Также рассмотрим распределение наведенных напряжений для основного режима работы на ремонтируемых линиях, а именно, при заземлении линии по обоим концам. Здесь следует различать варианты, когда сопротивление заземлений по концам сравнимо или больше собственного продольного сопротивления проводов (относительно короткие линии и повышенные сопротивления контуров оконечных подстанций), и случаи, когда 

где x₁₂ — расстояние между точками x₁ и x₂ вдоль трассы ВЛ;

где Е₁ и Е₂ — значения эквивалентных э.д.с.
Расчёты произведены в программе ATP Draw.
Модель каждого участка строилась исходя из:

• типа опор каждой линии;
• количества изоляторов в гирлянде;
• типа провода.

При этом в модели задавались:

— номер фазы;
— реактивное сопротивление провода, Ом/км;
— радиус провода, см;
— активное сопротивление провода, Ом/км;
— расстояние между проводами по горизонтали, м;
— высота подвеса проводов на опорах с учетом длины гирлянды, м;
— высота подвеса провода над землей в середине пролета, м.

С помощью серии расчетов были определены максимальные уровни наведенных напряжений в 8 точках. Напряжение в каждой точке определялось для трёх фаз на изолированной линии, заземлённой только на АТЭЦ.

Таким образом, из данной работы можно сделать следующие выводы: 
Для линий, имеющих простейшие случаи сближения (сближение с одной линией) степень опасности наведённого напряжения может быть оценена на основе графика границы опасной зоны при различной нагрузке на влияющей линии. Если значение наведённого напряжения не превышает 25 В, то работы можно считать безопасными, и ремонтировать такую линию можно без проведения специальных мероприятий по дополнительной защите персонала. Если это значение превышает допустимое, и невозможно обеспечить необходимое значение сопротивления заземления в месте ремонта, то рекомендуется проводить работы на линиях, как работы без снятия напряжения.

Рисунок 1.2. График распределения наведённого напряжения на линии Л-105 при заземлении в ОРУ АТЭЦ.

1. Шустов В.Г. Снижение значения и длительности наведенных напряжений на ВЛ // Электрические станции. 2007. №1. – С.49-55.
2. Селиванов В.Н. Использование программы расчета электромагнитных переходных процессов ATP-EMTP в учебном процессе // Вестник МГТУ, том 12, №1. 2009. – С.107-112.
3. Целебровский Ю.В. О безопасности работ на воздушных линиях, находящихся под наведённым напряжением. Реальные опасности и методики измерения напряжений // Новости ЭлектроТехники, 2009. №1 (55).

Все статьи автора «Стрижова Татьяна Анатольевна»

О мерах безопасности при работах на воздушных линиях под наведенным напряжением | ПЛ-архів

Левченко И. И., канд. техн. наук, Засыпкин А. С., доктор техн. наук, Рябуха E. B., инж.
РП Южэнерготехнадзор — ЮРГГУ (НПИ)

Производство работ на отключенных воздушных линиях (ВЛ), находящихся вблизи действующих линий электропередачи, сопряжено с возможностью поражения персонала электрическим током. Опасность поражения возрастает при работе на ВЛ одновременно нескольких бригад в сложных ситуациях и климатических условиях, в частности, при ликвидации гололедно-ветровых аварий.
Существуют следующие опасные виды влияния действующих линий электропередачи на отключенную ВЛ:

1. — электростатическое и электромагнитное в рабочих режимах;
2. — электромагнитное при КЗ на землю в сети влияющих линий;
3. — гальваническое при падении провода пересекающей линии.

Способ защиты персонала от электростатического и электромагнитного влияния в рабочих режимах (вид 1) определяется пунктом 14.3.11 “Правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок” [1] в зависимости от наибольшего значения потенциала наведенного напряжения, определяемого измерениями, — меньше или больше 42 В (по ГОСТ 12.1.009-76 и ПУЭ [2] номинальное напряжение не более 42 В называется малым). Если размещением заземлений на отключенной ВЛ не удается снизить потенциал наведенного напряжения до 42 В, то в [1] допускается работа лишь одной бригады у места установки заземления проводов только на одной опоре или на двух смежных. При этом работа каждой из нескольких бригад допускается на одном участке ВЛ, который нужно электрически отделить от других участков разъединением петель на анкерных опорах.
Такой подход к обеспечению безопасности персонала, на наш взгляд, имеет ряд недостатков:
не учитывает влияния действующих линий электропередачи в аварийных режимах (виды влияния 2, 3), что противоречит ГОСТ 12. 1.038-82, который требует выявления “режимов и условий, создающих наибольшие значения напряжений прикосновения и токов, воздействующих на организм человека”. Необходимость учета однофазных КЗ убедительно показана в [3] и сделано заключение
о  необходимости и достаточности заземления в одной точке;
существенно усложняет организацию работ нескольких бригад на одной ВЛ;
заземление в одной точке во многих случаях неэффективно;
основывается на недостоверном определении наибольшего значения потенциала наведенного напряжения в рабочих режимах при нескольких влияющих ВЛ.
Последний недостаток, хотя и с большим трудом, может быть устранен многократными измерениями наведенных напряжений [4] в характерных точках отключенной ВЛ (на границах изменения условий электромагнитного взаимодействия), при разном размещении заземлений, в различных режимах энергосистемы и обязательно в сочетании с расчетами на ЭВМ по программам, использующим фазные координаты [5 — 7].
Авторами статьи предлагается другой подход к обеспечению безопасности при работах на ВЛ под наведенным напряжением, устраняющий отмеченные недостатки. Он основан, во-первых, на расчетах наибольших напряжений относительно земли в характерных точках (где можно ожидать наибольшее напряжение) отключенной и заземленной ВЛ при коротких замыканиях на землю К (1) или К (11) в сети влияющих линий и, во-вторых, на использовании в необходимых случаях “выравнивания потенциалов” (ГОСТ 12.1.019-79) в качестве основного способа защиты от поражения электрическим током.
Расчет напряжений относительно земли при коротких замыканиях выполняется с приемлемой погрешностью по повсеместно применяемым программам расчета аварийных режимов в сложных электрических сетях методом симметричных составляющих [8] и другим с использованием схем, разбитых на участки с одинаковыми условиями электромагнитного взаимодействия линий электропередачи. На участках ВЛ или ВЛ целиком, где наибольшее возможное напряжение относительно земли U тах меньше U^ — предельно допустимого значения напряжения прикосновения, работы могут производиться с использованием обычных средств защиты. 1 , работы, связанные с непосредственным прикосновением к проводу, должны выполняться как работы “под напряжением на токоведущих частях”. В качестве изолирующего устройства может использоваться реконструированная обычная телескопическая вышка, корзина которой электрически изолирована от верхнего звена телескопа с помощью изолирующей прокладки. Вариант конструкции узла изолирующей прокладки показан на рис. 1.

Рис. 1. Вариант конструкции узла изолирующей прокладки телескопической вышки:

1 — корзина; 2, 3 — изолирующие прокладки; 4 — верхнее звено телескопа

Изолирующая прокладка как основное изолирующее средство защиты должна испытываться напряжением U исп, равным трехкратному наибольшему значению напряжения относительно земли на любой отключенной ВЛ данного предприятия электрических сетей: Uсп = 3 Umaxнаиб. Значение Umax.наиб на некоторых ВЛ может быть ограничено применением, кроме подстанционных заземлений по концам ВЛ, специальных заземлений на ВЛ [7].

Рис. 2. Схема расположения влияющих ВЛ
В ЮжМЭС принято значение Umax.наиб = 10 кВ в соответствии с п.1.7.50 ПУЭ [2]. Предельно допустимые значения напряжения прикосновения в соответствии с табл. 3 ГОСТ 12.1.038-82 приняты:
U]1|1=450В — при КЗ на землю в сети 330 — 500 кВ, где продолжительность воздействия 4 = 0,14 с;
U]1|1=400В — при КЗ на землю в сети 110 — 220 кВ, где 4 = 0,2 с.
При падении провода пересекающей линии на отключенную и заземленную ВЛ (вид влияния 3) напряжение относительно земли может существенно превышать Umax.наиб. Чтобы не усложнять конструкцию телескопической вышки, целесообразно в таком случае выполнять мероприятия по предотвращению этого вида влияния в соответствии с [9, 10].
Далее в качестве примера, иллюстрирующего предлагаемый подход, приведены результаты расчетов и измерений наведенного напряжения на проводах отключенной ВЛ-330-15 ЮжМЭС, выполненных под руководством авторов сотрудниками РП Южэнерготехнадзор (Перель Т. 5 отключенной и заземленной в точках 1 и 6 ВЛ-330-15 (сопротивления заземлений приняты равными нулю) при КЗ на землю в различных точках влияющих линий (К7-К19). Для каждого КЗ значения U | соединены прямыми линиями. Из рис. 3 видно, что наибольшее значение напряжения изтах наиб « 20 кВ при КЗ в точках 8 и 9 ВЛ-330-14.
Для снижения изтахнаиб приблизительно до 10 кВ, что требуется по предлагаемому подходу при работе на ВЛ-330-15 нескольких бригад, необходимо дополнительно заземлить ее в точках 3 и 4 на специальные заземлители с сопротивлением не более 4 Ом или использовать для этой цели заземления нескольких опор (рис. 4). Здесь Rз1 = Rз6 = 0,2 Ом.
Можно обойтись без сооружения специальных заземлителей, если изолирующую прокладку выполнить на 20 кВ.

Рис. 4. Распределение напряжения относительно земли вдоль ВЛ-330-15, отключенной и заземленной по концам и на специальные заземлители с сопротивлением 4,0 Ом в точках 3 и 4, при КЗ на землю

Рис. 5 отключенной и по-разному заземленной в нескольких точках ВЛ-330-15 при КЗ на землю в “опасных” точках влияющих ВЛ, находящихся на одной границе с i-й точкой, в следующих ремонтных схемах: отключена ВЛ-330-14;
отключена и заземлена по концам ВЛ-330-14; отключена ВЛ-330-17; отключена ВЛ-501.
Отличие максимальных изг- по сравнению с полной схемой не вышло за пределы + 0,8, — 3,2%, что позволяет сделать вывод о возможности выполнения расчета Uii max только по полной схеме сети.
Для оценки влияния несимметрии фаз ВЛ были выполнены расчеты Uii max по программе, использующей фазные координаты [5]. Отличие от расчетов по программе <V-VI-50> [8] не превысило + 5, — 12%, что подтверждает возможность использования в рассматриваемом случае метода симметричных составляющих и неучета несимметрии фаз ВЛ.
Если на ВЛ должна работать одна бригада, то в [1] есть рекомендация о заземлении проводов на двух опорах, смежных с местом работы. При КЗ на землю влияющей сети наводится ток в контуре провод — заземления опор — земля, создающий падения напряжения из1 и из11 на сопротивлениях заземления опор RaI и ДзП. II| практически не зависят от значений \RaI = ДзП| в указанном диапазоне, но существенно меняются при отклонении положения точки КЗ на влияющей линии от точки на той же границе, что и расчетная точка 2 — 5. Напряжение Ui, и| максимально, если точка КЗ не входит в зону 500 м, заключающую в себе границу. Как видно из рис. 5, максимальные значения п| превышают допустимый уровень 450 В, т.е. и при указанном способе заземления также требуется применение телескопической вышки с изолирующей прокладкой для ремонта ВЛ или сближение точек заземления.
Если применять рекомендуемое в [1] и [3] заземление ВЛ только в одной точке у места работы, то электромагнитное влияние, в том числе и при КЗ на землю, практически отсутствует. Электростатическое влияние в рабочих режимах легко оценить экспериментально и можно рассчитать по программе [5] и др., использующим фазные координаты. Для экспериментального определения из в этом случае достаточно дважды измерить напряжение относительно земли в одной точке отключенной ВЛ (на одной фазе или на трех, закороченных между собой):

1. — киловольтметром астатической системы измеряется эквивалентная электростатическая ЭДС влияющей сети ЕЭС, э относительно земли;
2. — точка ВЛ подключается к заземлителю с сопротивлением R и измеряется напряжение из и (или) ток 1з токоизмерительными клещами (U = IR). Поскольку

то внутреннее емкостное сопротивление эквивалентного источника

Рис. 5. Максимальные значения напряжения относительно земли U3i, п по концам заземленного участка длиной около 500 м отключенной ВЛ-330-15 при КЗ на землю (сплошная линия) и максимальные значения U,,- при заземлении в одной точке трех фаз ВЛ на Rз = 10,30,100 Ом в рабочих режимах (пунктирные линии)

Выводы

Предложен новый подход к обеспечению безопасности при работах на ВЛ под наведенным напряжением, основанный на определении наибольших напряжений относительно земли при КЗ на землю в сети влияющих линий, снижении при необходимости этих напряжений до 10 кВ (или 20 кВ) с помощью заземлителей по концам и в выбранных точках ВЛ, применении способа выравнивания потенциалов и телескопической вышки с изолирующей прокладкой в качестве основного средства защиты от поражения электрическим током при работах, связанных с прикосновением к проводу.
Предложен вариант реконструкции телескопической вышки с установкой изолирующей прокладки.

Пользуясь значениями ЕЭСэ и Хэ, можно рассчитать из при любом Rз.
Как показали расчеты и непосредственные измерения на отключенной ВЛ-330-15, напряжение относительно земли в любой точке одной фазы и трех фаз, закороченных между собой, если она подключена к заземлителю с Rз < 10 Ом, не превышает 42 В (нижняя пунктирная линия на рис. 5). Однако с увеличением сопротивления Rз возрастает практически линейно значение Rзг-, поскольку Хэ > Rз (на рис. 5 значения Rз = 30 и 100 Ом), и при Rз = 850 + 1000 Ом (заземление через тело человека) достигает нескольких киловольт, что представляет собой смертельную опасность. Возможность попадания человека под электростатическую ЭДС нельзя исключать, особенно при снятии заземления с ВЛ после выполнения ремонта. Учитывая сказанное и то, что при работе нескольких бригад нужно разрезать, а потом соединять провода ВЛ, находящиеся под напряжением, не считаем возможным рекомендовать заземление в одной точке отключенной ВЛ даже при работе бригады вблизи этой точки.

Список литературы

1. Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок. М.: Энергоатомиздат, 1987.
2. Правила устройства электроустановок. М.: Энергоатомиздат, 1986.
3. Тураев В. А., Базанов В. П. О наведенных напряжениях на воздушных линиях при однофазных коротких замыканиях. — Электрические станции, 1998, № 3.
4. Методические указания по измерению наведенных напряжений на отключенных ВЛ, проходящих вблизи действующих ВЛ напряжением 35 кВ и выше и контактной сети электрифицированной железной дороги переменного тока. М.: ОРГРЭС, 1993.
5. К расчету наведенного напряжения на ремонтируемых линиях электропередачи / Мисриханов М. Ш., Попов В. А., Якимчук Н. Н., Медов Р. В. — Электрические станции, 2000, № 2.
6. Васюра Ю. Ф., Черепанов Г. А., Легконравов В. Л. Исследование наведенных напряжений на отключенных линиях электропередачи. — Электрические станции, 1999, № 2.
7. Расчет наведенного напряжения на линиях электропередачи и обеспечение безопасности работ на этих линиях / Глушко В. И., Ямный О. Е., Ковалев Э. П., Науменок Н. А. — Электричество, 1997, № 8.
8. Комплекс расчета аварийных режимов в сложных электрических сетях объемом до 3000 узлов <V-V1-50>. Киев: ИЭД АН Украины.
9. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации. М.: ОРГРЭС, 1996.
10. Типовая инструкция по эксплуатации воздушных линий электропередачи напряжением 35 — 800 кВ. М.: ОРГРЭС,
    1996.

Расчет значений наведенных напряжений при различных схемах заземления ремонтируемой линии

1. ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА на тему: «Расчет значений наведенных напряжений при различных схемах заземления ремонтируемой

2. Цель и задачи работы

О совершенствовании расчетов уровней наведенного напряжения — ГПО «Белэнерго»

03Апреля

В РУП «Белэнергосетьпроект» завершена работа по совершенствованию методики и программного обеспечения расчета уровней наведенного напряжения и разработке Инструкций по подготовке рабочих мест и допуску к работам на воздушных линиях электропередачи под наведенным напряжением.

Последняя редакция методики позволяет производить расчет уровней наведенного напряжения по полной схеме замещения расчетной и влияющих линий, с топологией любой степени сложности. Кроме того, минимизировано количество допущений и упрощений.

На основе последней редакции нормативно-технического документа «Методические указания по расчёту уровней наведенного напряжения на ВЛ 10-750 кВ и разработке Инструкций по подготовке рабочих мест и допуску к работам на ВЛ под наведенным напряжением» была разработана современная компьютерная программа «VIVE». Программа предоставляет пользователю удобный сервис для ввода и обработки исходных данных и обеспечивает высокое качество отображения результатов расчета в графическом виде с возможностью последующего редактирования стандартными программными средствами.

Точность расчетов по новой компьютерной программе была подтверждена рядом натурных измерений наведенного напряжения на различных ВЛ Белорусской энергосистемы с последующим сравнением результатов измерения с результатами расчётов по программе «VIVE».

9 марта 2020 года программа «VIVE» была зарегистрирована в Национальном Центре Интеллектуальной Собственности. Получено свидетельство о регистрации компьютерной программы №1274.

Также в рамках данной работы был разработан и опробован вспомогательный программный модуль, позволяющий проводить оценку достоверности предоставляемых заказчиком схем сближения расчетной и влияющих линий путем их автоматизированного сопоставления с данными картографических сервисов.

Результаты данной работы очень важны для Белорусской энергосистемы, поскольку применение инструкций по подготовке рабочих мест обеспечивают надлежащий уровень электробезопасности персонала при выполнении ремонтных работ на ВЛ.

разработки

Способ определения величины наведенного напряжения на воздушной линии с двуцепными (многоцепными) опорами (варианты)

Предлагаемое изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для обеспечения мер безопасности персонала во время выполнения работ на отключенной одной из воздушных линий электропередачи сооруженных на двухцепных (многоцепных) опорах, на которой наводится дополнительное напряжение от соседних работающих линий.

Заявляемое изобретение относится к приоритетному направлению развития науки и технологий «Технологии создания энергосберегающих систем транспортировки, распределения тепла и электроэнергии» [Алфавитно-предметный указатель к Международной патентной классификации по приоритетным направлениям развития науки и технологий / Ю. Г. Смирнов, Е.В. Скиданова, С.А. Краснов. — М.: ПАТЕНТ, 2008. — с. 97], так как позволяет обеспечить безопасность выполнения ремонтных работ систем транспортировки и распределения электроэнергии.

Правилами по охране труда [Межотраслевые Правила по Охране Труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок (ПОТ Р М-016-2001, РД 153-34.0-03.150-00). Утверждено Министерством труда и социального развития РФ, Министерством энергетики РФ 05.01.2001. Введено с 01.07.2001. Далее в тексте — просто ПОТ] при эксплуатации электроустановок определены меры безопасности во время работ на воздушных линиях электропередачи, на которых наводится дополнительное напряжение от соседних работающих линий.

Согласно ПОТ воздушные линии под наведенным напряжением — это линии, которые проходят по всей длине или на отдельных участках вблизи действующих воздушных линий или вблизи контактной сети электрифицированной железной дороги переменного тока и на отключенных проводах которых при различных схемах их заземления и при наибольшем рабочем токе влияющих воздушных линий наводится напряжение более 25 В. При параллельном расположении линий, сооруженных на двухцепных (многоцепных) опорах, наводится наибольшее по сравнению с другими расположениями линий наведенное напряжение в отключенной линии. Это также отражено в Правилах Устройства Электроустановок п. 1.7.53 [Правила устройства электроустановок (ПУЭ), Утверждено Министерством энергетики РФ, приказ от 8 июля 2002 г. №204, Введено с 01.01.2003. Далее в тексте — просто ПУЭ].

Отдельно в ПОТ выделены меры безопасности при работах на таких линиях, когда заземление их в соответствии с общими требованиями правил не позволяет в месте производства работ снизить уровень наводящегося на отключенных проводах потенциала ниже 25 В. Пункт 4.15.53 ПОТ гласит: «Если на отключенной воздушной линии (цепи), находящейся под наведенным напряжением, не удается снизить это напряжение до 25 В, необходимо работать с заземлением проводов только на одной опоре или на двух смежных. При этом заземлять воздушную линию (цепь) в распределительном устройстве не допускается. Допускается работа бригады только с опор, на которых установлены заземления, или на проводе в пролете между ними».

Наведенным напряжением в данном случае называется разность потенциалов между каждым фазным проводом отключенной линии и землей, возникающая в результате воздействия переменных электрических, магнитных и электромагнитных полей, создаваемых расположенными на двухцепных (многоцепных) опорах проводами работающей линии, находящейся под напряжением.

Наведенное напряжение в каждой фазном проводе отключенной линии можно условно представить в виде суммы двух составляющих: электростатической и электромагнитной. Электростатическая составляющая обусловлена воздействием электрического поля соседней работающей линии, наличием совместных емкостных связей линий и зависит от конфигурации опор, трассы и уровня напряжения работающей линии. Электростатическая составляющая наведенного напряжения снижается до безопасного уровня при заземлении ее в точке производства работ. Электромагнитная составляющая наведенного напряжения обусловлена суммарным влиянием изменяющихся магнитных и электромагнитных полей, создаваемых токами фазных проводов соседней работающей линии. Электромагнитная составляющая является функцией токов нагрузки, протекающих по фазным проводам соседней работающей линии. Это основная причина высокого уровня наведенного напряжения, а также слабой зависимости значения наведенного напряжения, определяемого электромагнитной составляющей от того, изолирован фазный провод отключенной линии от земли или заземлен в одном или даже в нескольких местах.

Значение наведенного напряжения можно получить двумя путями. Один путь — это непосредственное измерение наведенного напряжения на отключенной линии при выезде на ремонтируемый участок линии. Для этого вначале нужно установить переносное заземление проводов каждой фазы отключенной линии на месте производства работ с контурами заземления ближайших опор линии. Следующие пункты ПОТ предписывают установку заземлений на воздушных линиях:

3. 6.1. Воздушные линии напряжением выше 1000 В должны быть заземлены во всех распределительных устройствах и у секционирующих коммутационных аппаратов, где отключена линия.

3.6.2. На рабочем месте каждой бригады должны быть заземлены провода всех фаз, а при необходимости и грозозащитные тросы.

Также пункт 3.6.8 ПОТ описывает процедуру установки заземлений; «Переносные заземления следует присоединять на металлических опорах — к их элементам, на железобетонных и деревянных опорах с заземляющими спусками — к этим спускам после проверки их целости. Переносное заземление на рабочем месте можно присоединять к заземлителю, погруженному вертикально в грунт не менее чем на 0,5 м».

Согласно ПУЭ, п. 1.7.19: «Заземляющее устройство — совокупность заземлителя и заземляющих проводников». Переносное заземление состоит из заземляющего спуска, к которому присоединены три межфазных провода, оснащенных штангами с зажимами для крепления к фазным проводам отключенной линии. Толщина всех гибких проводов переносного заземления позволяет кратковременно (до срабатывания защиты линии) выдержать воздействие токов короткого замыкания. Заземляющий спуск переносного заземления присоединяется к заземлителю.

Установка переносного заземления позволяет снизить влияние электростатической составляющей наведенного напряжения до безопасного уровня. Установка переносных заземлений даже с обеих сторон участка производства работ не всегда позволяет снизить значения наведенного напряжения, определяемого электромагнитной составляющей до безопасного уровня. Описанные в ПОТ и ПУЭ способы учета и снижения наведенного напряжения приняты за аналог.

Недостатком аналога является, во-первых, трудность измерения значения наведенного напряжения. Более детально измерения значения наведенного напряжения, основанные на базе ПОТ и ПУЭ, приведены в «Методические указания по определению наведенного напряжения» [СТО 56947007-29.240.55.018-2009. Методические указания по определению наведенного напряжения на отключенных воздушных линиях (ВЛ), находящихся вблизи действующих ВЛ. Стандарт организации ОАО «ФСК ЕЭС». Дата введения: 22.01.2009, далее просто СТО]. СТО предписывает следующие действия. Установить заземлитель не ближе 25 метров от линии на глубину не менее полметра. В разрыв между этим заземлителем и заземляющим спуском установить вольтметр с возможностью изменения диапазона измерения, так как в зависимости от протекающего тока во влияющей линии значение наведенного напряжения изменяется от единиц и даже долей вольта до сотен вольт и более. Другой конец заземляющего спуска со штангой последовательно прицеплять к фазам А, В и С отключенной линии и последовательно замерить значение наведенного напряжения в фазах А, В и С соответственно. Это приходится делать при аварии на линии, которые происходят при любой погоде, в любое время суток и круглый год, кроме того, почва по трассе линии самая разнообразная, например каменистая или скальные породы. Но даже на рыхлой почве зимой установить заземлитель на глубину не менее полметра дело непростое.

Во-вторых, недостатком аналога является некоторая неопределенность. Ремонтная бригада приехала на место производства работ, расположилась, установила переносные заземления и замерила значение наведенного напряжения в каждой фазе. Пусть оно не превышает 25 В. Бригада начала работу, однако во время работы нагрузка во влияющей линии могла возрасти. Это приведет к росту наведенного напряжения в каждой фазе. Значит, один из членов ремонтной бригады постоянно должен следить за величиной наведенного напряжения в каждой фазе. Пусть значение наведенного напряжения во время работы бригады превысило 25 В, и бригада это обнаружила. Тогда согласно упомянутому пункту 4.15.53 ПОТ «заземлять воздушную линию (цепь) в распределительном устройстве не допускается», то есть необходимо снять заземление в распределительном устройстве. Протяженность линий достигает десятки и сотни километров, значит в распределительном устройстве, расположенном в начале линии, находится другая бригада. Далее, значение наведенного напряжения во время выполнения работ может несколько раз изменяться, например, от 20 В до 30 В вслед за меняющейся нагрузкой во влияющей линии. И в распределительном устройстве необходимо столько же раз устанавливать или снимать заземление.

Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками заявляемого способа, является заземление фазных проводов по концам отключенной линии и на месте производства работ.

Другой путь определения значения наведенного напряжения — это расчет величины наведенного напряжения согласно СТО. Этот способ принят за прототип.

Недостатком прототипа является, во-первых, сложность расчетов, так как используется одиннадцать формул, хотя согласно п. 2.3 СТО это называется: «упрощенная расчетная методика».

Во-вторых, для расчетов требуется большое число исходных данных, например длина воздушных линий, расстояния между осями трасс воздушных линий, наибольшие значения сопротивлений контуров заземления подстанций и опор, максимальные значения токов при аварийных режимах и др., которые, как правило, точно неизвестны, так как либо их измерение непростая задача, либо они изменяются со временем. Это приводит к большим погрешностям расчетов.

В-третьих, расчет значений наведенного напряжения на отключенной воздушной линии для сетей любой конфигурации производится по универсальной схеме замещения, параметры которой можно определить только оценочно, что также приводит к погрешностям.

Наконец, определяются только максимальные значения наведенных напряжений, а для безопасного производства ремонта воздушных линий электропередачи требуется знание текущего значения наведенного напряжения на месте производства работ.

Задачей изобретения является создание доступной, простой технологии определения величины наведенного напряжения на воздушной линии, смонтированных на двухцепных (многоцепных) опорах, которая не только позволяет в любой момент времени узнать значение наведенного напряжения на отключенной воздушной линии, но и осуществлять мониторинг величины наведенного напряжения, и своевременно оповещать выездные бригады, производящие ремонт воздушных линий электропередачи, о превышении допустимого наведенного напряжения 25 В. Это особенно важно в летний период, когда грозовые разряды приводят к перенапряжениям и скачкам тока.

Изобретение направлено на повышение безопасности персонала при выполнении работ на выведенных в ремонт воздушных линиях, за счет оперативности определения и оповещения выездной бригады факта превышения допустимого наведенного напряжения 25 В на ремонтируемой линии.

Технический результат изобретения заключается как в точном определении величины наведенного напряжения на отключенных для производства ремонта воздушных линиях электропередачи сооруженных на двухцепных (многоцепных) опорах от воздействия текущего значения тока нагрузки на параллельной неотключенной линии без выезда на место выполнения работ, так и в организации оперативного контроля величины наведенного напряжения в любой момент времени путем измерения текущего значения тока нагрузки на параллельной неотключенной линии, находящейся под напряжением. Этот контроль может осуществляться как на подстанциях диспетчерскими службами, так и на месте выполнения работ путем измерения с помощью высоковольтных клещей (на линиях до 10 кВ).

В первом независимом пункте формулы изобретения раскрыта техническая сущность способа определения величины наведенного напряжения в каждой из фаз А, В, С отключенной и заземленной на обоих концах одной из воздушных линии, сооруженной на двухцепных (многоцепных) опорах, от воздействия переменного электромагнитного поля, создаваемого токами, протекающими в фазных проводах другой работающей и расположенной на этих же опорах линии, отличающегося тем, что после отключения линии вначале на обоих ее концах замеряют величины наведенных напряжений, и последующие измерения и контроль наведенного напряжения осуществляют на том ее конце, на котором наведенное напряжение больше, затем замеряют и фиксируют величину наведенного напряжения в каждой фазе U_1i, где i — обозначение фазы, то есть А, В или С, и величину тока нагрузки I₁ на параллельной работающей линии, которую также фиксируют, при изменении тока нагрузки повторяют эти действия, получая соответственно U_2i, где i — обозначение фазы, то есть А, В или С, и величину тока нагрузки I₂, после этого в любой момент времени замеряют текущую величину тока нагрузки I на параллельной работающей линии, которую фиксируют при первом измерении, а значение наведенного напряжения U_i, в каждой из фаз, i=А, В, С, отключенной линии вычисляют по математическому выражению

,

где U_1i, U_2i, i=А, В, С, — значения ранее измеренных наведенных напряжений в трех фазах отключенной линии, В;

I₁, I₂ — значения ранее измеренных токов нагрузки на параллельной работающей линии, А;

I — текущее значение тока нагрузки на параллельной работающей линии, А,

при превышении 25 В текущим значением наведенного напряжения в любой из фаз об этом немедленно информируются члены бригады на месте производства работ.

В зависимом от первого пункта (п. 1 формулы изобретения) пункте 2 формулы изобретения раскрыта техническая сущность способа по п. 2 формулы изобретения, отличающегося тем, что с целью увеличения точности определении величины наведенного напряжения при каждом изменении на 5% текущего значения тока нагрузки / на параллельной работающей линии от ранее зафиксированного повторяют замеры и фиксацию величины наведенного напряжения U_1i, где i — обозначение фазы, то есть А, В или С, и значения тока нагрузки на параллельной работающей линии I₁, при изменении тока нагрузки повторяют также замеры и фиксацию величины наведенного напряжения U_2i, где i — обозначение фазы, то есть А, В или С и значения тока нагрузки на параллельной работающей линии I₂ и вычисление наведенного напряжения U_i в каждой из фаз, i=А, В, С, осуществляют по математическому выражению п. 1 формулы изобретения с новыми значениями U_1i,, U_2i и I₁, I₂.

Во втором независимом пункте (п. 3 формулы изобретения) раскрыта техническая сущность способа определения величины наведенного напряжения в каждой из фаз А, В, С отключенной и заземленной на обоих концах одной из воздушных линий, сооруженной на двухцепных (многоцепных) опорах, от воздействия переменного электромагнитного поля, создаваемого токами протекающих в фазных проводах другой работающей и расположенной на этих же опорах линии, отличающегося тем, что после отключения линии вначале на обоих ее концах замеряют величины наведенных напряжений, и последующие измерения и контроль наведенного напряжения осуществляют на том конце ее конце, на котором наведенное напряжение больше, затем фиксируют величину тока нагрузки I на параллельной работающей линии и в каждой фазе отключенной линии замеряют величину наведенного напряжения U_i, где i — обозначение фазы, то есть А, В или С, при каждом изменении тока нагрузки I_j работающей линии замеряют в отключенной линии величину наведенного напряжения U_ji, где i -обозначение фазы, то есть А, В или С, формируя тем самым массивы из n взаимосвязанных наблюдений I_j и U_ji, j=1, …, n, при прибытии бригады на место выполнения ремонтных работ для каждой из фаз А, В, С определяют значения коэффициентов a_i, и b_i, i=А, В, С, по следующим математическим выражениям

,

где U_ji — j-ое, j=1, …, n, измерение наведенного напряжения в i-ой фазе,

i=А, В, С, В;

I_j — j-ое, y=1, …, n, измерение тока нагрузки, протекающего по работающей линии, А;

суммирование ведется по j, j=1, …, n;

n — число измерений,

по замерам текущего тока нагрузки работающей линии осуществляют контроль величины наведенного напряжения U_i в i-ой фазе, i=А, В, С, отключенной линии по математическому выражению

U_i=a_i exp(b_i I),

где a_i и b_i — определенные выше коэффициенты;

I — текущий ток нагрузки, протекающий по неотключенной линии, А, при превышении 25 В текущим значением наведенного напряжения в любой из фаз, информируются члены бригады на месте производства работ о немедленном прекращении работы на линии.

В зависимом от второго пункта (п. 3 формулы изобретения) пункте 4 формулы изобретения раскрыта техническая сущность способа по п. 4 формулы изобретения, отличающегося тем, что после определения значений коэффициентов a_i и b_i и величины наведенного напряжения в каждой фазе отключенной линии, U_i, i=А, В, С, на месте производства работ измеряют ток I_i, i=А, В, С, протекающий в каждом фазном проводе отключенной линии, определяют значение сопротивления заземления для каждого фазного провода отключенной линии по закону Ома R_i=U_i/I_i, i=А, В, С, и последующий контроль величины наведенного напряжения в каждой фазе отключенной линии осуществляют на месте производства работ путем замера текущего значения тока в этой фазе I_Ti, i=А, В, С, и вычисления величины наведенного напряжения по математическому выражению

U_i=R_i·IT_i,

где R_i, i=А, В, С — значение сопротивление заземления для каждого фазного провода отключенной линии, Ом;

I_Ti, i=А, В, С — текущее значение тока в каждом фазном проводе отключенной линии, А,

при превышении 25 В текущим значением наведенного напряжения в любой из фаз немедленно прекращают работы на линии.

В зависимом от первого (п. 1 формулы изобретения) и второго (п. 3 формулы изобретения) пунктов в пункте 5 формулы изобретения раскрыта техническая сущность способа по п. 5 формулы изобретения, отличающегося тем, что для линий напряжением до 10 кВ включительно, все действия осуществляют на месте производства работ.

Отличия от прототипа доказывают новизну технического решения, охарактеризованного в формуле изобретения.

Новый подход позволяет повысить безопасность работ в электроустановках за счет постоянного определения и контроля величины текущего наведенного напряжения, что подтверждает соответствие заявляемых технических решений условию патентоспособности «промышленная применимость».

Из уровня техники неизвестны отличительные существенные признаки заявляемого способа, охарактеризованного в формуле изобретения, что подтверждает их соответствие условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Изобретение поясняется графическими материалами.

Фиг. 1 — График зависимости величины наведенного напряжения на отключенных для производства ремонта воздушных линиях электропередачи сооруженных на двухцепных (многоцепных) опорах от тока нагрузки на параллельной неотключенной линии.

Способ осуществляют следующим образом.

Значение наведенного напряжения U отключенной и заземленной на обоих концах линии определяется током нагрузки второй линии, находящейся под напряжением, то есть основной вклад в генерацию наведенного напряжения осуществляет его электромагнитная составляющая, поскольку установка переносного заземления позволяет снизить влияние электростатической составляющей наведенного напряжения до безопасного уровня. Чем больше ток нагрузки второй линии, тем больше величина наведенного напряжения в каждом проводе первой, отключенной трехфазной линии. Таким образом, измерив токи нагрузки линии, находящейся под напряжением, можно оценить величину наведенного напряжения в фазах отключенной линии в любой момент времени, кроме того, можно планировать (прогнозировать) время отключения линии и период выполнения работ при минимальной величине наведенного напряжения, когда нагрузка второй линии минимальна.

Значение текущего тока нагрузки I на параллельной неотключенной линии, находящейся под напряжением, определяется диспетчерскими службами в любой момент времени согласно известному математическому выражению [Электротехника и электроника. Кн. 1. Электрические и магнитные цепи: Учеб. для вузов. / В.Г. Герасимов, Э.В. Кузнецов, О.В. Николаева и др.; Под ред. В.Г. Герасимова. — М.: Энергоатомиздат, 1996. — 288 с: ил.]

где Q_л — текущая полная мощность линии, Вт;

U_л — среднее действующее напряжение линии, В, полученное по формуле U_л=∑U_i/3, где суммирование ведется по всем фазам i, i=А, В, С;

U_i — текущее действующее напряжение в каждой фазе i, i=А, В, С.

Исследования величины наведенного напряжения U на отключенных для производства ремонта воздушных линиях электропередачи, сооруженных на двухцепных (многоцепных) опорах, с установкой переносного заземления на рабочем месте для ВЛ 110 кВ, ВЛ 35 кВ и ВЛ 10 кВ показали, что значения наведенного напряжения имеют экспоненциальную зависимость от текущего значения тока нагрузки I (1) на параллельной неотключенной линии.

Эта зависимость для всех исследуемых номинальных напряжений линий имеет вид

где a и b — коэффициенты, учитывающие конфигурацию опор, трассы, параметров грунта, погодных условий, уровня напряжения, токов нагрузки работающей линии, совместных емкостных и индуктивных связей линий;

I — текущий ток нагрузки неотключенной линии.

Значения коэффициентов a и b меняются для разных номинальных напряжений линии.

Исходные данные для воздушных линий электропередачи 110 кВ, сооруженных на двухцепных опорах, приведены в Таблице 1. Общее число наблюдений составляет 78 строк (протоколов измерений). Для В Л 35 кВ и В Л 10 кВ значения наведенного напряжения не превышали 25 В, поэтому здесь не приведены. Исследования проводились на линиях разной конфигурации и разной номинальной мощности, поэтому в первой колонке Таблицы 1 приведено относительное значение тока I_o работающей линии, то есть отношение текущего значения тока нагрузки I к номинальному току линии I_ном, I_о=I_/I_ном. С точки зрения используемых математических выражений для определения величины наведенного напряжения согласно зависимости (2) безразлично учитывать или текущее значение тока нагрузки, или относительное значение этого тока. Поэтому в формуле предлагаемого изобретения, которая рассчитана для применения на некоторой конкретной линии с известным номинальным током (а также номинальной мощности и номинального напряжения), используется текущее значение тока нагрузки I.

Во второй колонке Таблицы 1 приведены значения наведенного напряжения, из которой видно, что точность измерения невысокая, особенно в области низких наведенных напряжений, так как для разных относительных значений тока нагрузки замеры показали одинаковые значения наведенного напряжения. Но это, во-первых, фактические реальные данные измерений, а, во-вторых, низкие значения наведенного напряжения нас не интересуют.

По данным двух первых колонок построен график, приведенный на Фиг. 1. По оси абсцисс отложено относительное значение тока работающей линии, по оси ординат — значение наведенного напряжения в отключенной линии. Тонкая сплошная линия — это зависимость (2), в которой коэффициенты a и b определены методом наименьших квадратов, a=0,0768, b=6,5223. Результаты расчетов согласно зависимости (2) приведены в третьей колонке Таблицы 1.

Из Фиг. 1, а также сравнивая измеренное и вычисленное значения наведенного напряжения (вторая и третья колонки Таблицы 1), видим, что зависимость (2) отражает физическую сущность процесса возникновения наведенного напряжения в отключенной линии. При этом нужно учесть, что измерение проводились на разных линиях, то есть у каждой линии свой рельеф местности, разные сечения проводов, своя геометрия расположения проводов и тросов заземления на опоре относительно земли и друг друга, свой тип и параметры грунта и измерения проводились круглый при разных погодных условиях. Все это влияет на разброс результатов измерения и погрешность определения величины наведенного напряжения. При измерениях на одной линии разброс результатов измерения и погрешность определения величины наведенного напряжения будут меньше. Более того, накапливая и обрабатывая статистику величины наведенного напряжения как функции текущего значения тока нагрузки на параллельной неотключенной линии, можно постоянно уточнять значения коэффициентов a и b в зависимости (2) для данной конкретной линии.

Определение коэффициентов a и b в зависимости (2) согласно первому независимому и второму зависимому пунктам формулы предлагаемого изобретения осуществляется по двум точкам. Замеры величины наведенного напряжения U_1i, где i — обозначение фазы, то есть А, В или С, в каждой из фаз А, В, С отключенной и заземленной на обоих концах одной из воздушных линий, сооруженной на двухцепных (многоцепных) опорах, и величину тока нагрузки I₁ на параллельной работающей линии выполняют вначале при одном значении тока нагрузки, затем повторяют эти действия при другом значении тока нагрузки, получая соответственно U_2i, где i — обозначение фазы, то есть А, В или С, и величину тока нагрузки h, лишь бы значения токов нагрузки I₁ и I₂ были различны. Требование неравенства токов нагрузки I₁ и I₂ необходимо, так как иначе не определить значения коэффициентов a и b, но не является критичным, поскольку нагрузка в сети постоянно меняется (всегда кто-то что-то включает или выключает).

Математические выражения для определения коэффициентов a и b по двум точкам для каждой из фаз А, В, С отключенной и заземленной на обоих концах одной из воздушных линии имеют вид

где U_1i, U_2i — значения ранее измеренных наведенных напряжений в трех фазах, i=А, В, С, соответственно на обоих концах линии, В;

I₁ и I₂ — значения токов нагрузки соответственно при первом и втором измерениях, А.

Вычисленные по двум близлежащим точкам (по двум строкам) согласно математическим выражениям (3) значения коэффициентов a и b приведены в колонках 4-5 Таблицы 1. В колонках 6-7 Таблицы 1 приведены значения величины наведенного напряжения, вычисленные с использованием коэффициентов a и b текущей строки, когда ток изменяется в сторону увеличения на одну строку (колонка 6) и в сторону уменьшения тоже на одну строку (колонка 7). Из приведенных в колонках 6-7 Таблицы 1 данных видно, что вычисленные значения величины наведенного напряжения незначительно отличаются от действительных (колонка 2), если вычисления наведенного напряжения осуществляются в окрестностях двух точек, по которым определяли коэффициенты a и b. Этот подход отражен в п. 1 формулы изобретения, в котором математические выражения (3) подставлены в выражение (2).

Исследования показали, что изменение токов нагрузки на 5% от их значений при определении коэффициентов a и b несущественно изменяет величину наведенного напряжения. При большем изменении токов нагрузки увеличивается погрешность определения величины наведенного напряжения. Поэтому лучше заново определить, повторить процедуру определения коэффициентов а и b согласно математическим выражениям (3), что отражено в зависимом п. 2. формулы изобретения.

Накапливая и усредняя значения коэффициентов a и b, вычисленных по математическим выражениям (3) для данной конкретной линии, можно постоянно уточнять их значения и увеличивать точность определения величины наведенного напряжения.

С целью увеличения точности в определении величины наведенного напряжения на отключенных для производства ремонта воздушных линиях электропередачи сооруженных на двухцепных (многоцепных) опорах в третьем независимом пункте формулы предлагаемого изобретения рассмотрен способ, когда коэффициенты a и b зависимости (2) вычислены методом наименьших квадратов. Для этого за промежуток времени после отключения линии и до прибытия бригады на место выполнения ремонтных работ диспетчерские службы формируют статистику изменения наведенного напряжения U_ji, где i — обозначение фазы, то есть А, В или С, от изменении тока нагрузки Ij работающей линии при каждом i-ом измерении. После прибытия бригады на место выполнения ремонтных работ диспетчерские службы вычисляют значения коэффициентов a и b по следующим математическим выражениям

,

где U_ji — j-ое, j=1, …, n, измерение наведенного напряжения в z-ой фазе, i=А, В, С, В;

lnU_ji — логарифм U_ji;

I_j — j-ое, j=1, …, n, измерение тока нагрузки, протекающего по работающей линии, А;

суммирование ведется по j, j=1 ,…, n;

n — число измерений,

по замерам текущего тока нагрузки работающей линии осуществляют контроль величины наведенного напряжения U_i в i-ой фазе, i=А, В, С, отключенной линии по математическому выражению

U_i=a_i exp(b_i I),

где a _i и b_i — определенные выше коэффициенты;

I — текущий ток нагрузки, протекающий по неотключенной линии, А, при превышении 25 В текущим значением наведенного напряжения в любой из фаз, информируются члены бригады на месте производства работ о немедленном прекращении работы на линии. Этот подход зафиксирован в независимом п. 3. формулы изобретения.

Контроль над текущим значением наведенного напряжения можно осуществлять на месте производства работ. Для этого диспетчерские службы сразу после определения значений коэффициентов a _i и b_i и величины наведенного напряжения в каждой фазе отключенной линии, U_i, i=А, В, С, передают их на место производства работ. На месте производства работ измеряют ток I_i, i=А, В, С, протекающий в каждом фазном проводе отключенной линии, определяют значение сопротивления заземления для каждого фазного провода отключенной линии по закону Ома R_i=U_i/I_i, i=А, В, С. Это соответствует п. 1.7.26 ПУЭ, «Сопротивление заземляющего устройства — отношение напряжения на заземляющем устройстве к току, стекающему с заземлителя в землю». Последующий контроль величины наведенного напряжения в каждой фазе отключенной линии осуществляют на месте производства работ путем замера текущего значения тока в этой фазе I_Ti, i=А, В, С, и вычисления величины наведенного напряжения по математическому выражению

U_i=R_i·I_Ti,

где R_i, i=А, В, С — значение сопротивление заземления для каждого фазного провода отключенной линии, Ом;

I_Ti, i=А, В, С — текущее значение тока в каждом фазном проводе отключенной линии, А,

при превышении 25В текущим значением наведенного напряжения в любой из фаз немедленно прекращают работы на линии. Это способ отражен в зависимом п. 4. формулы изобретения.

Еще одно обстоятельство, касающееся обеспечения мер безопасности персонала во время выполнения работ на отключенной одной из воздушных линий электропередачи сооруженных на двухцепных (многоцепных) опорах, на которой наводится дополнительное напряжение от соседних работающих линий. Аварии на линии происходят в любой ее точке, поэтому величины наведенных напряжений справа и слева от точки аварии не равны друг другу.

Напомним, что электростатическая составляющая наведенного напряжения обусловлена наличием совместных емкостных связей линий и зависит, кроме всего прочего, от длины линии. То есть чем длиннее пластины конденсатора, тем больше емкость и величина наведенного напряжения. Электромагнитная составляющая наведенного напряжения обусловлена наличием совместных индуктивных связей линий и также зависит, кроме всего прочего, от длины линии. Чем длиннее катушки, тем больше их индуктивность и взаимоиндукция, и соответственно величина наведенного напряжения.

Поэтому после отключения линии вначале необходимо замерить величины наведенных напряжений на обоих ее концах, и последующие измерения и контроль наведенного напряжения осуществлять на том конце ее конце, на котором наведенное напряжение больше. И если устанавливается только одно переносное заземление, то устанавливать его необходимо именно на этом конце.

Учитывая, что высоковольтные переносные измерительные приборы для работы на линии производятся до 10 кВ включительно, то на линиях напряжением до 10 кВ все измерения и расчеты можно делать на месте производства работ, например, с помощью программы на ноутбуке. Это отражено в зависимом п. 5. формулы изобретения.

Контролировать текущее значение наведенного напряжения необходимо в течение всего времени производства работ.

Разработка отраслевой методики расчета наведенных напряжений на ВЛ и способа компенсации наведенных напряжений в месте производства работ · Проекты ·

Правилами устройства электроустановок [ПУЭ, Утверждено Министерством энергетики Российской Федерации, приказ от 8 июля 2002 г. № 204.] при эксплуатации электроустановок определены меры безопасности во время работ на воздушных линиях электропередачи, на которых наводится дополнительное напряжение от соседних работающих линий. Отдельно выделены меры безопасности при работах на таких линиях, когда заземление их в соответствии с общими требованиями правил не позволяет снизить уровень наводящегося на отключённых проводах потенциала ниже 25 В. В соответствии с правилами формируется перечень линий, которые после отключения находятся под наведенным напряжением. В перечень вносятся воздушные линии (их участки), значение наведенного напряжения на которых превышает 25 В, а также воздушные линии, сооруженные на двухцепных (многоцепных) опорах. Значения наведенного напряжения получают при помощи упрощенной методики расчета или измерений на линии.

При этом никак не определены меры безопасности во время работ на воздушных линиях электропередачи, на которых наводится дополнительное напряжение от соседних работающих линий при коротких замыканиях на работающих линиях, когда наведенное напряжение в подготовленном месте производства работ в период действия короткого замыкания может достигать сотен вольт, что создает высокую вероятность угрозы жизни работающим.

Разработанная методика определения наведенных напряжений в любом месте производства работ на отключенной линии при изменении перетоков мощности в работающей линии, вплоть до возникновения короткого замыкания, учитывает:

• распределенный характер параметров ВЛ,
• различие фазных и междуфазных активных, индуктивных сопротивлений ВЛ,
• междуфазные и фазные на землю емкостные сопротивления ВЛ,
• различие сечений и транспозицию проводов вдоль ВЛ.

Разработанный способ компенсации наведенного напряжения на месте производства работ на отключенной воздушной линии электропередачи при коротком замыкании на работающей линии, позволяет отслеживать уровень наведенного напряжения в месте производства работ и в случае резкого его повышения при коротком замыкании на работающей линии позволяет мгновенно снизить наведенное напряжения до нормируемого уровня 25 В.

В результате использования способа обеспечивается безопасность ремонтного персонала при проведении работ на отключенной линии.

(PDF) Расчет наведенного тока в объектах, расположенных вблизи ЛЭП

314 PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, ISSN 0033-2097, R. 86 NR 12/2010

По полученным кривым , можно сказать, что форма

, а также напряженность электрического поля и индуцируемый ток

зависят в первую очередь от размеров линии

: расстояния между проводниками и их высоты

над уровнем земли ( Замечено, что для менее значимой высоты увеличилось значение

поля).Тип

проводника или балки, оснащающей линию, вмешивается в форме

профиля только структурой матрицы мощностей

.

Следует отметить, что максимальное значение электрического поля составляет

, и, следовательно, ток индуцирует менее

боковых фаз.

Заключение

Уменьшение электрического поля требует изучения и выбора длинных

проводов, стоков.Сравнивая

с цифрами результатов моделирования, мы можем отметить, что у нас

имеет менее значительный ток, индуцированный для меньшей длины

провода. На практике обычно существуют сопротивления естественной утечки

, которые обеспечивают естественную защиту, в противном случае необходимо установить заземление

(например, каждые 20 м).

Об этом исследовании можно сказать, что необходимо проложить

провод перпендикулярно линии вместо параллельного

.Следовательно, требования безопасности должны быть изложены

, основанные на всех критериях, которые мы видели в этом исследовании

.

Наконец, программа расчета

, которую мы выполнили, представляется нам очень полезной для расчета и отслеживания индуцированного тока

электрическим полем под линиями и моделирования очень большого количества случаев

, что делает возможным

увидеть влияние каждого параметра на интенсивность индуцированного тока

, чтобы обеспечить необходимые меры для минимизации влияния электрических полей на тело человека

.

ССЫЛКИ

[1] Рабочая группа 36.01, Электрические и магнитные поля, генерируемые сетевыми системами

, — СИГРЭ 1980

[2] А.Бендауд, М.Рахли, М.Брахами и Х.Сайах, Уменьшение

напряженность электрического поля при передаче высокого напряжения

линий, SICEL’2001 Богота, Колумбия, 28 августа 30 ноября

2001.

[3] М.Брахами, А.Бендауд, П.Пиротт, Расчет электромагнитное поле

в окрестности линий VHV методом

СИГРЭ, ICEL ‘2000 –USTO-Oran- 2000

[4] Роерт.Дж. И Олсен, Электромагнитная связь от линий электропередач

и анализ полевой безопасности, IEEE 1984

[5] А. Бендауд, М. Брахами, П. П. Пиротте, Расчет магнитного поля

, создаваемого электрическими сетевыми системами power,

SNGE ’99-BISKRA-1999

[6] Рабочая группа 36.01, транспорт электроэнергии и среда

, CIGRE -1991

[7] А.Бендауд, М.Брахами и П. Пиротт, Расчет электрического поля

, создаваемого сетевыми системами энергетики,

международная конференция SAA2-1999- BLIDA

[8] А.Bendaoud & M.Rahli, Evaluation du courant Indit dans les

objets au voisinage des lignes THT résultant d’un découplage

Entre le champ electrique et le champ magnétique, B 018,

Revue AIM- 116 N ° 1 Lième -2/2003

[9] Бендауд А. и Рахли М., Снижение напряженности электрического поля

под высоковольтным напряжением. линии электропередачи, Ассоциация

Развитие методов моделирования и моделирования на предприятиях

(AMSE), Моделирование A — 2004 Vol.77 № 3, стр. 23-36

[10] А. Бендауд, К. Медлес, Х. Саях, К. Сенуси, Уменьшение магнитного поля

под действием H.V. линии электропередачи, журнал

«Электротехника и электроника», СТАМБУЛЬСКИЙ университет,

Vol. 6, № 2, 2006 г., стр. 139–145.

[11] A. Bendaoud, H. Sayah, K. Medles, A. Massoum, M. Brahami,

Влияние частоты измерений на помехи

помехи вблизи линий сверхвысокого напряжения, Journal of Acta

Electrotechnica et al. Informatica, No.1, т. 7, 2007, pp 01-06

[12] А.Бендауд, М.Рахли, К.Медлес, М.Брахами, Х.Саях,

Влияние удельного сопротивления грунта и частоты

Измерение уровня радионошумовых помех рядом с

линий высокого напряжения, 2-й МЕЖДУНАРОДНЫЙ СИМПОЗИУМ ПО

POWER QUALITY SICEL-2003, Богота (коломби) 29 октября

au 01 ноября 2003

[13] A.Bendaoud, M.Rahli, M.Brahami, H .Sayah, A.Massoum, &

K.Medles, Влияние частоты измерений на помехи

вблизи высоковольтных линий,

International / Electronics Engineering, Communication &

Physical Systems conférence Internationale ELECOM’’04

(Сайда); du 04 au 05 Mai 2004

[14] A.Bendaoud, M.Rahli, M.Brahami, H.Sayah, K. Medles &

A.Massoum, Расчет и предварительное определение возмущений

Radioelectrique á near lignes haute Voltage en tenant

compte de la résistivité du sol, Международный симпозиум по электротехнике

ISEE 2004, стр.21-26, 1-2 ноября

2004 Тырговиште, Румыния ISBN 973-712-038-8

[15] А.Бендауд, М.Рахли, К.Медлес, М.Брахами, Х.Сая, А.

Бентааллах, Расчет магнитного поля от передачи

Линии с применением для будущей сети 400 кВ в Алжире, 3-й

МЕЖДУНАРОДНЫЙ СИМПОЗИУМ ПО КАЧЕСТВУ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

SICEL-2005, Богота (Колумбия) 16 августа 18 ноября 2005 г.

[16] А. Бендауд, М. Рахли, М. Брахами, М. Гезайли, Х.Sayah, K.

Senouci, Calcul du courant Induit par le champ électrique au

dessous d’une ligne 400 кВ, 6 региональных конференций

комитетов CIGRE des pays arabes, Caire-Egypt; du 21 au 23

Ноябрь 2005

[17] Бендауд А., Рали М., Медлес К., Брахами М., Сайях Х.,

Масум А., Электромагнитная связь и расчет

наведенного тока в металлических цепях вблизи высоковольтной сети

Transmission Lines, стр: 393-398, ICEEA’06 — Международная конференция

по электротехнике и ее приложениям.Сиди

Бел-Аббес, 22 и 23 мая 2006 г.

Авторы: д-р Бендауд Абдельбер, Университет Джилали-Льябес,

Лаборатория IRECOM, инженерный факультет, Сиди-Бель-Аббес, Алжир

Эл. Почта: babdelber22 @ yahoo. fr

Расчет и измерение полей от линий электропередач

Если вы знаете геометрию линии и токи (или напряжения для электрических полей), можно достаточно точно рассчитать поля (загрузите руководство о том, как рассчитать поля из трехфазная цепь).

Часто бывает достаточно точно аппроксимировать проводники как бесконечно длинные прямые, а токи — как точно сбалансированные (три тока в трех фазах точно равны).

При необходимости, однако, вы можете смоделировать фактический прогиб проводников и фактические токи в каждом проводе (подробнее о несимметричных токах). Результаты этого упражнения показаны здесь. Красные точки — измеренное магнитное поле, синяя линия — рассчитанное магнитное поле для того же момента времени.Это сравнение было опубликовано в научном журнале — аннотация внизу этой страницы.

Высота над землей

Резюме статьи

J Swanson

Abstract . Был проведен эксперимент по сравнению рассчитанных и измеренных магнитных полей, создаваемых двухцепной линией передачи 400 кВ.Фазные токи измерялись на подстанции на одном конце линии, уделяя особое внимание точному измерению токов нулевой последовательности, а ток заземляющего провода измерялся на участке, где проводился эксперимент. Эти токи использовались для расчета магнитных полей с помощью ряда компьютерных программ, основанных на законе Ампера. магнитное поле было измерено в 22 точках в диапазоне от 100 м с одной стороны до 500 м с другой стороны. Измеренные и рассчитанные поля в целом хорошо согласуются.Наибольшие ошибки составили ± 7% ± 1 нТл. Эти ошибки объясняются сочетанием случайных ошибок калибровки, разрешения и синхронизации измерительных приборов, а также систематических ошибок, возникающих при измерении токов нулевой последовательности.

Защита сигналов железной дороги — передача электроэнергии и железнодорожные цепи

Защита сигналов железной дороги: планирование новых линий электропередачи или планирование вокруг существующих линий

Железнодорожные компании и распределительные сети часто работают вместе, разделяя одно и то же право проезда.Есть несколько проблем, связанных с близостью линий электропередач к железным дорогам. Ток, протекающий в проводниках линии передачи, создает электрическое поле, которое индуцирует напряжение в параллельных им цепях рельсов. При планировании новой линии передачи важно убедиться, что ее внутренняя конструкция не вызывает проблем с эксплуатацией рельсовых цепей. Это означает, что при установившемся номинальном протекании тока напряжение, индуцированное в цепях рельсов, по крайней мере, ниже 50 В среднеквадратичного значения стандарта безопасности человека IEEE, в идеале ниже для повышения эффективности сигнализации.

При исследовании влияния воздушных линий электропередачи на железнодорожные цепи существует множество факторов, которые могут способствовать возникновению нежелательного наведенного напряжения. Двумя важнейшими факторами являются уровень тока, протекающего через проводники, и физическое расположение силовых полюсов и фазных проводов по отношению к рельсам. Другими факторами, которые добавляют к индукции, являются геометрия фазового проводника, дисбаланс тока и проводимость земли. При планировании новой линии электропередачи, которая разделяет полосу отчуждения с железнодорожной цепью, необходимо знать, что ее внутренние характеристики не будут плохо влиять на сигнализацию, обнаружение рельсов и другие железнодорожные цепи.

Численное решение для влияния воздушных линий электропередачи

EMA использует численное решение для прогнозирования и моделирования эффектов индукции на рельсовые цепи воздушных линий электропередачи. Этот подход полезен либо для планирования новой воздушной линии электропередачи, либо для моделирования существующих условий, чтобы лучше понять возникающие проблемы.

В следующем разделе представлен пример пути длиной 1 миля с 5 опорами линий электропередачи.Цифровой решатель EMA используется для расчета результирующего наведенного напряжения в рельсовой цепи. Рассмотрены различные ситуации изменения дисбаланса токов, проводимости земли и геометрии проводника.

Введение

Числовой решатель EMA разработан для работы с сервалами для получения результатов. В следующем примере физическое местоположение каждой башни останется неизменным, как и длина исследуемой цепи. Другими допустимыми входами, которые в этом документе считаются постоянными, являются вращение фазных проводов и несколько комплектов направляющих.Предполагается, что вся передача энергии находится в нормальном состоянии, и ситуации, связанные с током короткого замыкания и аварийными нагрузками, в документе не рассматриваются. На рисунках 1 и 2 изображены опоры и рельсовая цепь с относительными размерами.

Метод Карсона

Сила, лежащая в основе численного решателя EMA, заключается в уравнениях Карсона для проводов над однородной землей. Конкретная форма результирующих уравнений индуцированного электрического поля была задокументирована К. Р. Умашанкаром в публикациях Института электроэнергетики «Взаимное проектирование воздушных линий электропередачи и железнодорожных коммуникаций и сигнальных систем, том.2 ”, EPRI EL-3301, октябрь 1983 г. Основные входные данные для уравнений Карсона требуют как текущей величины, так и расстояния до жертвы. Чтобы сэкономить время, в этом примере будет использоваться числовой решатель для изучения эффектов поля на каждой башне, но это потребует изменений в схеме задачи, определенной на рисунках 1 и 2. Четыре геометрических упрощения должны быть сгенерированы для представления четырех участков параллельной линии передачи. и путь между каждой башней.

Геометрическое уменьшение

Первый шаг в процессе настройки числового решателя включает сокращение компоновки от башни до пути до параллельных секций, с двумя башнями, образующими каждую секцию.Поскольку каждая башня имеет разное расстояние по горизонтали от пути, необходимо использовать эквивалентное расстояние, это просто среднее расстояние по горизонтали между двумя башнями. Для обеспечения максимальной точности проекция длины пролета рассчитывается для эквивалентного пролета по формуле

Где C _eq — эквивалентная длина пролета, C — фактическая длина пролета, A — горизонтальное расстояние от первой башни. до пути, а B — горизонтальное расстояние от второй башни до пути.На рисунке 1 изображены как исходная линия электропередачи (красным цветом), так и эквивалентная линия электропередачи (синим цветом) для этого примера.

Рис. 1. Размеры фактических и эквивалентных линий электропередачи по горизонтали.

Рисунок 2: Размеры вертикального смещения

Анализ результатов моделирования

После завершения геометрического сокращения числовой решатель готов к вводу. В следующем разделе исследуются результаты изменения различных входных данных в числовой модели и обсуждается величина эффекта по сравнению с другими входными данными.

Геометрия башни

При установке линий электропередачи используются три общие геометрические формы фазных проводников: конфигурация звезды, конфигурация горизонтальной линии и конфигурация вертикального стека. На Рисунке 3 показаны эти типы башен. Конфигурация «звезда» относится к геометрической схеме фазовых проводов, а не к конфигурации «звезда», которая также используется при передаче энергии.

Рисунок 3: Схема, показывающая три типа используемых конфигураций проводов

Это важно, потому что это напрямую влияет на величину индуцированного напряжения, которое могут испытывать шины.Рисунки 4-6 демонстрируют различия, наблюдаемые в этих трех общих схемах. Конфигурация вертикального стека помогает уменьшить некоторые эффекты индукции и, следовательно, более низкое наведенное напряжение. В этом примере обе линии передачи работают в нормальном состоянии, обеспечивая плановый ток 800 А. Предполагается, что токи в фазных проводниках уравновешены, а проводимость грунта составляет 0,01 σ.

Рисунок 4: Конфигурация звезда

Рисунок 5: Вертикальный стек

Рисунок 6: Горизонтальная линия

Дисбаланс токов

Еще одним распространенным фактором наведенного напряжения является дисбаланс тока в линии передачи.Это происходит, когда ток в каждом фазном проводе расходится. В идеале все они должны иметь одинаковый ток, но часто этого невозможно добиться, особенно для распределительных линий, потому что они напрямую питают множество различных коммерческих устройств.

Даже в самых идеальных ситуациях часто присутствует не менее 1% дисбаланса в линиях, а на рисунках 7–9 показано, как даже небольшой дисбаланс может иметь значение в зависимости от того, какой фазовый провод затронут. В этом примере обе линии передачи работают в нормальном состоянии, обеспечивая плановый ток 800 А.Исследуются как сбалансированные, так и несимметричные токи 1%, 5% и 10%. Геометрия башни имеет фазовые проводники в виде вертикальной стопки, а проводимость грунта составляет 0,01 σ. На рисунках, показанных ниже, исследуется дисбаланс в каждом фазном проводе соответственно, а также сбалансированная ситуация. Например, на Рисунке 7 1% дисбаланса в фазном проводе + 120 ° обозначен красными точками, тогда как сбалансированный случай представлен зеленой линией.

Рисунок 7: Дисбаланс токов 1%

Рисунок 8: Дисбаланс токов 5%

Рисунок 9: Дисбаланс токов 10%

Проводимость почвы

Наконец, важна проводимость почвы.Балласт используется для достижения надлежащей проводимости земли в целях сигнализации, и важно знать, что выбранная проводимость или та, которая существует изначально, совместима с воздушными линиями электропередач. На рисунках 10–12 показано, как 0,001 σ, 0,01 σ и 0,1 σ влияют на индукцию в рельсовой цепи. В этом примере линии передачи работают в нормальном состоянии, обеспечивая плановый ток 800 А. Предполагается, что токи в фазных проводниках уравновешены, а геометрия опоры имеет фазовые проводники в конфигурации вертикального стека.

Рисунок 10: Электропроводность земли 0,001 σ.

Рисунок 11: Проводимость грунта 0,01 σ.

Рисунок 12: Проводимость грунта 0,1 σ.

Заключение

Из результатов, представленных в предыдущем разделе, становится ясно, что одни факторы влияют на индуцированное напряжение больше, чем другие. Вероятно, наибольший вклад вносит текущий дисбаланс. Небольшое увеличение от сбалансированного до 1% дисбаланса в фазном проводе + 120 ° (в этом примере это всего 8 ампер дисбаланса) почти удвоило индуцированное напряжение, наблюдаемое в цепи рельса.Обнаружение 1% текущего дисбаланса не редкость в этой области.

Еще одним ключевым фактором, влияющим на величину наведенного напряжения, является расположение проводников. Использование вертикального пакета вместо конфигурации горизонтальной линии может способствовать снижению напряжения, наблюдаемого на рельсах, почти в 3 раза. Это наблюдается при обычном использовании вертикально уложенных фазовых проводов для трехфазных линий передачи высокого напряжения. Конфигурация вертикального стека не всегда используется и может быть важна при рассмотрении строительства нового набора линий передачи.

Электропроводность почвы оказывает наименьшее влияние на индуцированное напряжение с изменением на порядок величины, только увеличивая индуцированное напряжение примерно в 1,5 раза. Средняя проводимость почвы находится в диапазоне от 0 до 0,1 для большинства типов почвы, поэтому не ожидается, что проводимость почвы когда-либо станет определяющим фактором при исследовании наведенного напряжения.

Вместе эти три фактора могут в сумме привести к повышению напряжения выше опасного уровня. Для используемого примера компоновки напряжения никогда не превышали стандарт IEEE 50 В (среднеквадр.), Но участок рельсовой цепи в 1 милю является коротким по сравнению с тем, что может существовать в полевых условиях.На более длинной дорожке будет наблюдаться большее индуцированное напряжение, и легко экстраполировать полученные результаты, чтобы показать, что в пределах нескольких миль большинство приведенных выше примеров будет на уровне 50 В (среднеквадратичное) или около него. Существуют более сложные методы, такие как переворот фазы, которые можно использовать для снижения напряжения в подобных случаях, но эти методы здесь не представлены. По вопросам демонстрации или по любым вопросам обращайтесь в компанию Electro Magnetic Applications, Inc. EMA обеспечивает высочайшие стандарты защиты сигнальных и рельсовых цепей.Более подробное объяснение может быть предоставлено по запросу.

Присоединиться к списку инсайдеров

Расчет наведенных напряжений на воздушных линиях, вызванных наклонными ударами молнии (Журнальная статья)

Сакакибара, А. Расчет наведенных напряжений на воздушных линиях, вызванных наклонными ударами молнии . США: Н. П., 1989.Интернет. DOI: 10.1109 / 61.19261.

Сакакибара, А. Расчет наведенных напряжений на воздушных линиях, вызванных наклонными ударами молнии . Соединенные Штаты. https://doi.org/10.1109/61.19261

Сакакибара, А. Сан. «Расчет наведенных напряжений на ВЛ от наклонных ударов молнии».Соединенные Штаты. https://doi.org/10.1109/61.19261.

@article {osti_6419337,
title = {Расчет наведенных напряжений на воздушных линиях, вызванных наклонными ударами молнии},
author = {Сакакибара, A},
abstractNote = {Показаны уравнения для вычисления индуцирующих скалярных и векторных потенциалов, создаваемых наклонными обратными ходами.Также показаны уравнения для расчета индуцированных напряжений на воздушных линиях, где существуют горизонтальные компоненты индуцирующего векторного потенциала. Адекватность методики расчета продемонстрирована натурными экспериментами. Используя эти уравнения, наведенные напряжения на воздушных линиях рассчитываются для различных направлений обратных ходов.},
doi = {10.1109 / 61.19261},
url = {https://www.osti.gov/biblio/6419337}, journal = {IEEE Trans. Power Del.; (США)},
number =,
объем = 4: 1,
place = {United States},
год = {1989},
месяц = ​​{1}
}

Расчет перенапряжения, индуцированного молнией на линии электропередачи, на основе упрощенного метода компенсации поля Вагнера

[1] Лу Сяохуа.Исследование расчета и предотвращения грозовых перенапряжений на воздушных распределительных линиях [D]. Университет Хэхай, 2007 г. (на китайском языке).

[2] Нуччи Ч А ， Рашиди Ф ， Яноз М. В.Напряжение, индуцированное свечением на воздушных линиях [J] ．IEEE Trans. по электромагнитной совместимости Е1, 1993, 35 (1): 75—86.

DOI: 10.1109 / 15.249398

[3] С.Ф. Вагнер А.Р. Хилеман. Новый подход к расчету молниезащиты ЛЭП-[J]. AIEE. PartⅢ, октябрь 1960: 589-603.

[4] Ян Фэй.Исследование индуцированных перенапряжений в линиях электропередачи при прямом ударе молнии в опору [D]. Хуачжунский университет науки и технологий, 2006 г. (на китайском языке).

Как рассчитать индукционные токи, напряжение и петли — Видео и стенограмма урока

Приложения

Трансформаторы — это устройства, используемые для увеличения или уменьшения напряжения.Они состоят из железного металлического сердечника в форме рамки для фотографий. По обе стороны от железного сердечника — петли из проволоки. Напряжение первичной обмотки влияет на напряжение вторичной обмотки. Если вторичная обмотка имеет больше витков, чем первичная обмотка, напряжение повышается до более высокого напряжения. Если вторичная обмотка имеет меньше витков, чем первичная обмотка, напряжение понижается до более низкого напряжения. Он используется при передаче электроэнергии от электростанций к жилым домам и предприятиям.

Электрические зубные щетки заряжаются за счет наведенного напряжения.Внутри зарядного устройства находится катушка с проводом. Зарядное устройство имеет катушку, которая испытывает изменяющееся магнитное поле из-за переменного тока в электрической системе дома. Поскольку магнитное поле изменяется из-за переменного тока, в катушке индуцируется ток, который заряжает электрическую зубную щетку.

Теперь давайте сделаем расчет с учетом наведенных напряжений и токов из-за изменения магнитных полей.

Пример

Подсказка: круглый провод с радиусом 10 см подвергается воздействию 0.Магнитное поле 1 Тл направлено вверх. Круглый проводник перпендикулярен магнитному полю и имеет сопротивление 0,2 Ом. Магнитное поле увеличивается до 0,5 Тл за 0,5 секунды. Какова величина индуцированного напряжения, индуцированного тока и направления тока?

Решение: Всегда полезно нарисовать сценарий.

Нам нужно определить ΔΦ , то есть изменение магнитного потока.Поскольку петля круговая, площадь будет вычисляться с использованием уравнения площади круга, πr2 .

Теперь мы можем подставить ΔΦ в наше уравнение:

Как мы видим, наведенное напряжение составляет ≈ 0,025 В. С помощью закона Ома можно определить силу тока в контуре.

V = IR

I = V / R

I = 0,025 В / 0,2 Ом

I ≈ 0,13 ампер

Мы можем определить направление тока, направив вправо большой палец вверх, потому что проволочная петля не хочет, чтобы магнитное поле изменялось, и оно уменьшается в направлении вниз. Кончик большого пальца правой руки направлен вверх, а пальцы правой руки согнуты влево. Если посмотреть на петлю, это будет поток против часовой стрелки.

Резюме урока

Давайте рассмотрим. Закон Фарадея количественно определяет индуцированное напряжение в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного потока. Магнитный поток — это величина магнитного поля, проникающего перпендикулярно через область. Катушка с проволокой, которая испытывает изменяющееся магнитное поле и / или изменение площади катушки, вызывает изменение магнитного потока.

Это вызовет напряжение, создающее электрический ток через провод. Направление тока создаст магнитное поле в том направлении, которое будет пытаться поддерживать постоянное чистое магнитное поле.

Закон Ома ( В = IR ) может использоваться для определения наведенного тока в контуре.

Трансформаторы — это устройства, которые увеличивают или уменьшают напряжение в зависимости от количества витков провода вокруг первичной и вторичной катушек на противоположных сторонах железного сердечника. Они используются для передачи электроэнергии от электростанций к жилым домам и предприятиям, а также в системах зарядки электрических зубных щеток.

Модели Другое

СОДЕРЖАНИЕ — Индекс

1.Расчет наведенного напряжения молнии

Схема, изображенная на рис.1 показана эквивалентная схема воздушной линии, возбуждающей индуцирующие поля из канала молнии. Он может быть подключен к любому компоненту в ATP, и допускается использование нескольких линейных сегментов.

Ниже приведен пример части электрической схемы двухфазной модели на рис. 1 в формате файла ATP.

/ ФИЛИАЛ
51X1 P1 300.
52X2 N1 200.500.
51P2 X3 300.
52N2 X4 200. 500.
/ SOURCE
60X1
60X2
60X3
60X4

Дальнейшее упрощение этой модели состоит в том, чтобы переписать ее в компонент передачи Norton type94 .

Список литературы

[1] H.K. Hidalen, Напряжения, индуцированные молнией в низковольтных системах , докторская диссертация, ISBN 82-471-0177-1, Университет Тронхейма, 1997.
[2] H.K. Хидален, «Расчет перенапряжений, вызванных молнией, с использованием МОДЕЛЕЙ», Proc. внутр. conf на Power Syst. Transients IPST’99 , 20-24 июня, Будапешт.

МОДЕЛЬ INDUS2
CONST
Tmax {VAL: 500} — количество временных шагов
Im {VAL: 30.e3} — амплитуда тока
T1 {VAL: 2.e-6} — постоянная времени фронта
T2 {L: 50.e-6} — постоянная времени распада
м {VAL: 5} — коэффициент наклона
c {VAL: 3.e8} — скорость света
v {VAL: 1.1e8} — скорость молнии
Io {VAL: 1} — амплитуда тока шага.
z {VAL: 6} — высота линии
INPUT UAP, UBP, UAN, UBN — конечные напряжения
DATA Y, XA, XB — параметры ориентации
OUTPUT
UrAP, UrBP, UrAN, UrBN — по типу 60 исходники
VAR
UindA [0..1000], UindB [0..1000], dI [0..1000],
Tr, Ti, I, e, dt, UrAP, UrBP, UrAN, UrBN,
ta, tb, b, n, L, x, Ko, Ui, Tj
ФУНКЦИЯ
SQR (x): = x * x
ФУНКЦИЯ
F (x, tr): = (x + b * b * (c * tr- x)) / sqrt (sqr (r (v * tr) + (1-b * b) * (x * x + y * y))
ФУНКЦИЯ
U0 (x, tr): = 60 * Io * z * b * (c * tr-x) / (y * y + sqr (b * (c * tr-x)))
ИСТОРИЯ
UrAP {t: 0}, UrBP {dflt: 0}
UrAN {dflt: 0 }, UrBN {dflt: 0}
UAP {dflt: 0}, UBP {dflt: 0}
UAN {flt: 0}, UBN {dflt: 0}
INIT
dt: = timetep
b: = v / c
L: = XA-XB
FOR Tj: = 1 TO 2 DO
если Tj = 1, то
x: = XA else
x: = — XB
endif
ta: = sqrt (x * x + y * y) / c
tb: = sqrt (sqr (xL) + y * y) / c
FOR Ti: = 0 TO Tmax DO
Tr : = Ti * dt
, если Tr> ta
, то
, если Tr> tb + L / c
, то
Ui: = U0 (x, Tr) * (f (x, Tr) -f (xL, Tr-L / c))
elselse
Ui: = U0 (x, Tr) * (f (x, Tr) +1)
endif
else
Ui: = 0
endif
если Tj = 1, то
UindA [Ti]: = Ui else
UindB [Ti]: = Ui
endif
ENDFOR
ENDFOR
FOR Ti: = 0 TO Tmax DO —Heidler current:
Tr: = Ti * dt
IF (Ti = 0) THEN dI [0]: = 0
ELSE
e: = exp (- (T1 / T2) * exp (ln (m * T2 / T1) / m))
I: = Im / e * exp (m * ln (Tr / T1)) /
(exp (m * ln (Tr / T1)) + 1) * exp (-Tr / T2)
dI [Ti]: = I * ((m / Tr) /
(exp (m * ln (Tr / T1)) + 1) -1 / T2)
ENDIF
ENDFOR — Интеграл свертки.