Схема для проведения измерений электрического поля

Схема, обеспечивающая создание электрического поля, собирается в лабораторной установке путем включения соответствующих магнитных пускателей (рис. 2) и включает лабораторный автотрансформатор (ЛАТР), высоковольтный трансформатор типа ЗНОМ-35, переключатели и измерительные приборы.

 

 

Рис. 2. Схема для создания электрического поля промышленной частоты

 

Порядок выполнения работы

1. Перед началом работы ознакомиться с техническим описанием измерителя напряженности поля ПЗ-50, порядком проведения измерений.

2. Убедиться, что все переключатели на главной панели лабораторной установки находятся в нейтральном положении (положение «0»). Ручка автотрансформатора должна находиться в крайнем положении при вращении против часовой стрелки.

3. При отключенной лабораторной установке измерить в заданной преподавателем точке пространства проекции вектора напряженности электрического поля (так называемые фоновые значения). Результаты измерений занести в табл. 3.

4. Переводом ключа из положения «0» в положение «1» включить лабораторную установку;

5. Переводом ключа из положения «0» в положение «1» подать напряжение на автотрансформатор;

6. Установить с помощью автотрансформатора напряжение на первичной обмотке высоковольтного трансформатора , что соответствует напряжению вторичной обмотки

7. Измерить среднеквадратическое значение модуля вектора напряженности электрического поля. Для этого в заданной преподавателем точке пространства измеряются проекции вектора напряженности электрического поля. Результаты измерений занести в табл. 3.

8. Повторить измерения, изменяя значения напряжения на первичной обмотке высоковольтного трансформатора в соответствии со значениями, указанными в табл.3. Результаты измерений занести в табл. 3.

9. Построить зависимость модуля напряженности электрического поля в зависимости от величины напряжения на вторичной обмотке высоковольтного трансформатора для всех точек пространства, в которых проводились измерения.

10. Сравнить измеренные уровни напряженности поля с фоновыми значениями.

11. Дать объяснения полученных результатов.

12. Ответить на контрольные вопросы.

Таблица 3 Результаты измерений

Величина первичного/ вторичного напряжения высоковольтного трансформатора, В	Еx, кВ/м	Еy, кВ/м	Еz, кВ/м	Е, кВ/м	Примечание
0,0/0,0					Установка отключена
10,0/3500					Установка включена
20,0/7000
30,0/10500
40,0/14000
50,0/17500
60,0/21000

 

Пункты 1–10 повторить применительно к нескольким точкам пространства, заданным преподавателем.

 

Содержание отчета

Отчет должен содержать следующие обязательные составные части:

1. Титульный лист, оформленный в соответствии с установленными требованиями.

2. Цели выполнения работы.

3. Краткое изложение теоретических вопросов, касающихся содержания работы.

4. Термины и определения.

5. Использованные технические средства.

6. Описание задания (постановка задач, подлежащих выполнению).

7. Описание основной части (краткая характеристика лабораторной установки, ее схема, результаты измерений, представленные в форме таблиц и графиков).

8. Анализ полученных результатов.

Отчет составляется общим на бригаду студентов.

Оформление текста отчета о ЛР выполняется в соответствии с требованиями СТО ТПУ 2.5.01-2006.

9. Контрольные вопросы

1. Что является причиной появления электрического поля от высоковольтных устройств?

2. Какие мероприятия применяют для снижения напряженности электрического поля?

3. Перечислить факторы, влияющие на величину напряженности электрического поля под линией высокого напряжения.

4. Почему наличие растительности под ВЛ снижает напряженность электрического поля?

Литература

1. Электромагнитная совместимость в электроэнергетике и электро-технике / А.Ф. Дьяков [и др.]; под ред. А.Ф. Дьякова.– М.: Энерго-атомиздат, 2003. – 768 с.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
ИЗМЕРЕНИЕ НАПРЯЖЕННОСТИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ПРОМЫШЛЕННОЙ ЧАСТОТЫ СОЗДАВАЕМОГО УСТАНОВКАМИ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Цель работы – изучить неблагоприятное воздействие и допустимые нормы напряженности магнитного поля промышленной частоты для персонала и населения; ознакомиться с применением измерителя напряженности поля промышленной частоты П3-50; измерить напряженность магнитного поля, создаваемого током в высоковольтной лаборатории.

Общие сведения

Электроустановки электроэнергетических и промышленных предприятий, исследовательских лабораторий являются источником магнитного поля (МП) частотой 50 Гц. Магнитное поле – одна из составляющих электромагнитного поля, которая создается током, протекающим через проводник.

Магнитное поле имеет место в электроустановках всех классов напряжения. Его интенсивность выше вблизи выводов генераторов, токопроводов, блочных силовых трансформаторов и автотрансформаторов связи ОРУ разных напряжений (особенно на уровне разъема бака), а также ЗРУ 6–10 кВ и вблизи них. В помещениях вблизи КРУ, у токопроводов, вблизи электродвигателей, распределительных устройств, кабельных и воздушных линий всех напряжений интенсивность магнитного поля существенно ниже. Более сложная ситуация с системой кабельных линий здания. При появлении в кабельной линии тока утечки возникающий дисбаланс, т.е. неравенство нулю суммарного тока по кабельной линии создает в окружающем пространстве магнитное поле, медленно убывающее с увеличением расстояния от рассматриваемого кабеля. Кроме того, наличие токов утечки в системе электроснабжения здания приводит к протеканию токов по металлоконструкциям и трубопроводным системам, что также является причиной увеличения уровней МП ПЧ.

Воздействие магнитного поля на персонал может быть как общим, так и преимущественно локальным (на конечности). Переменное магнитное поле индуцирует в теле человека вихревые токи. Согласно современным представлениям, индуцирование вихревых токов является основным механизмом биологического действия магнитных полей. Основным параметром, его характеризующим, является плотность вихревых токов. Допустимое значение плотности вихревого тока в организме положено в основу СанПиН и всех действующих в мире гигиенических регламентов магнитного поля (с разными коэффициентами гигиенического запаса).

Интенсивность воздействия МП определяется напряженностью (Н), или магнитной индукцией (В) (их эффективными значениями). Напряженность МП выражается в А/м (кратная величина – кА/м) магнитная индукция – в Тесла (Тл, дольные величины мТл мкТл нТл). Индукция и напряженность МП в воздухе связаны следующим соотношением:

 

Тл,

где Гн/м – магнитная постоянная,

Н – напряженность магнитного поля, А/м.

Предельно допустимые уровни (ПДУ) магнитного поля устанавливаются в зависимости от времени пребывания персонала для условий общего (на все тело) и локального (на конечности) воздействия (табл. 1).

 

Таблица 1. Предельно допустимые уровни магнитного поля

(СанПиН 2.2.4.1191-03)

Время пребывания (ч)	Допустимые уровни МП Н (А/м)/В (мкТл) при воздействии
	общем	локальном
<1	1600/2000	6400/8000
	800/1000	3200/4000
	400/500	1600/2000
	80/100	800/1000

 

В 2001 г. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) в информационном сообщении “Electromagnetic fields and public health. Extremely low frequency fields and cancer” признала, что в свете современных научных представлений, магнитное поле промышленной частоты (МП ПЧ) со значениями плотности магнитного потока, превышающими 0,3–0,4 мкТл, в условиях продолжительного воздействия, возможно, является канцерогенным фактором окружающей среды. Поэтому ВОЗ рекомендует придерживаться предупредительного принципа, т.е. всеми доступными средствами ограничивать воздействие МП ПЧ на организм человека.

Биологическая эффективность МП зависит от интенсивности и продолжительности воздействия. Показана возможность неблагоприятного влияния МП на здоровье человека. Реакции организма имеют неспецифический характер. Обследование взрослого населения показало, что существует еще одна проблема, лежащая в аспекте проявления отдаленных последствий, улиц, имеющих контакт с МП ПЧ и поднятая во многих публикациях. Данная проблема заключается в возможности развития нейродегеративных болезней и нейрологических расстройств. К этой возможной патологии в настоящее время относят депрессивный синдром, прогрессирующую мышечную атрофию (боковой амитрофический склероз), болезни Альцгеймера и Паркинсона, а также возможное учащение случаев самоубийств.

Согласно докладу рабочей группы CIGRE для всех людей допускается неограниченное время воздействия МП напряженностью 80 А/м. Однако, в последние годы все чаще говорят о необходимости снижения допустимого уровня МП, зачастую локально, например, около школ, площадок для игр и т.д.

В свою очередь, причиной повышенного уровня магнитного поля, как правило, являются недостатки в проектировании, монтаже и эксплуатации распределительных сетей в зданиях. Российская предельно-допустимая гигиеническая норма 10 мкТл внутри жилых помещений и 50 мкТл на территории зоны жилой застройки (СанПиН 2.1.2.1002-00). Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) рекомендует придерживаться в качестве безопасного уровня 0,2 мкТл, учитывая относительную неизученность отдаленных последствий воздействия этого фактора.

Магнитные поля промышленной частоты биологически значимого уровня 0,2 мкТл и выше и продолжительного периода воздействия имеют широкое распространение в условиях непрофессионального воздействия. Они фиксируются на постоянных рабочих местах, не зависимо от профессиональной категории работающих, а также внутри жилых помещений (табл. 2).

 

Таблица 2. Уровни магнитного поля промышленной частоты бытовых
электроприборов на расстоянии 0,3 м

Бытовой электроприбор	от, мкТл	до, мкТл
Пылесос	0,2	2,2
Дрель	2,2	5,4
Утюг	0,0	0,4
Миксер	0,5	2,2
Телевизор	0,0	2,0
Люминесцентная лампа	0,5	2,5
Кофеварка	0,0	0,2
Стиральная машина	0,0	0,3
Микроволновая печь	4,0	12,0
Электрическая плита	0,4	4,5

2. Меры защиты персонала и населения от воздействия
магнитного поля

Измерение напряженности (индукции) МП должно производиться на всех рабочих местах эксплуатационного персонала электроустановок, в местах прохода персонала (в т.ч. вблизи экранированных токопроводов, под шинными мостами и т.п.), а также в производственных помещениях с постоянным пребыванием персонала, расположенных на расстоянии менее 20 м от токоведущих частей электроустановок, в т.ч. отделенных от них стеной.

Обеспечение защиты работающих от неблагоприятного влияния МП осуществляется путем проведения организационных и технических мероприятий.

К организационным относятся мероприятия, обеспечивающие соблюдение требований ограничения продолжительности пребывания персонала под воздействием МП (без нарушения сложившейся системы эксплуатационного обслуживания электрооборудования), и организация рабочих мест на расстояниях от токоведущих частей оборудования, обеспечивающих соблюдение ПДУ.

При проектировании электроустановок организационные мероприятия включают:

· отказ от размещения производственных помещений, рассчитанных на постоянное пребывание персонала вблизи токоведущих частей электроустановок, а также под и над токоведущими частями оборудования (например, токопроводами), за исключением случаев, когда уровни МП по результатам расчета не превышают предельно допустимые;

· расположение путей передвижения обслуживающего персонала на расстояниях от экранированных токопроводов и (или) шинных мостов, обеспечивающих соблюдение ПДУ;

· исключение расположения токоограничивающих реакторов и выключателей в соседних ячейках РУ 6–10 кв;

· при проектировании ВЛ предпочтение должно отдаваться двухцепным ВЛ с расположением фазных проводов, обеспечивающим максимальную компенсацию МП от фазных токов обеих цепей;

· при проектировании КЛ их расположение должно обеспечивать соблюдение допустимых значений МП у поверхности земли.

При эксплуатации электроустановок организационные мероприятия включают следующее:

· зоны с уровнями МП, превышающими предельно допустимые, где по условиям эксплуатации не требуется даже кратковременное пребывание персонала (например, камеры выводов турбогенераторов), должны ограждаться и обозначаться соответствующими предупредительными знаками;

· осмотр электрооборудования, находящегося под напряжением, должен осуществляться из зон с уровнями МП, удовлетворяющими нормативным требованиям; ремонт электрооборудования следует производить вне зоны влияния МП.

К техническим относятся мероприятия, снижающие уровни МП на рабочих местах путем экранирования источников МП или рабочих мест. Экранирование должно осуществляться посредством материалов с высокой относительной магнитной постоянной или активных экранов.

Аппаратура для измерения

Для измерения напряженности магнитного поля используется измеритель напряженности поля промышленной частоты типа П3-50 (рис. 1.). Измеритель напряженности поля промышленной частоты ПЗ-50 предназначен для измерения среднеквадратичного значения напряженности магнитного поля промышленной частоты, возбуждаемого вблизи электроустановок высокого напряжения в диапазоне от 0,1 до 1800 А/м.

 

Рис. 1. Измеритель напряженности поля промышленной частоты

с антенной-преобразователем Н3-50

 

Измеритель состоит из антенны-преобразователя (АП) Н3-50 и устройства отсчетного УО3–50. АП типа Н3-50 представляет собой экранированную рамочную антенну электрически малых размеров (средний диаметр рамки 80 мм, число витков 5600). При помещении АП в МП в обмотке антенны наводится переменное напряжение, пропорциональное проекции вектора напряженности поля на ось, перпендикулярную плоскости рамки. Переменное напряжение далее через кабель поступает на устройство отсчетное УО3-50, преобразующее аналоговый сигнал, поступающий с АП в цифровой сигнал и обеспечивающее индикацию напряженности МП в абсолютных единицах А/м.

В зависимости от положения переключателей при измерении напряженности МП могут быть установлены пределы измерения, указанные в табл. 3.

Таблица 3. Положение переключателей

Предел измерения, А/м	Положение переключателя, ×0,1/×1/×10	Положение переключателя, 2/20/200
	×10
	×l
	×1
	×l
0,2	×0,1

 

Для определения среднеквадратического значения модуля вектора напряженности МП следует измерить в выбранной точке пространства проекции вектора напряженности поля на три взаимно ортогональные оси Н_x, Н_y, H_z. После чего необходимо определить модуль вектора напряженности электрического поля Н по формуле:

.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: