Оценка электромагнитной безопасности персонала при ведении работ вдоль линии СВН методом конечных элементов
Автор: Сидоров А.И., Таваров С.Ш., Горожанкин А.Н.
Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика @vestnik-susu-power
Рубрика: Техносферная безопасность в электроэнергетике
Статья в выпуске: 1 т.24, 2024 года.
Бесплатный доступ
Одним из факторов, влияющих на точность расчетов, является математическое описание «геометрии» воздушных линий электропередачи сверхвысокого напряжения. Большинство методов расчета электрического поля вдоль воздушных линий электропередачи разработаны для ровной местности, что не соответствует реальным условия трасс ВЛЭП 500 кВ. Для оценки влияния рельефа местности на расчетные значения напряженности электрического поля промышленной частоты вдоль воздушных линий электропередачи напряжением 500 кВ методом зеркальных отображений рассчитана напряженность электрического поля промышленной частоты вдоль воздушных линий электропередачи напряжением 500 кВ при подъеме линии в гору и при пересеченном рельефе местности. Результаты расчетов сопоставляются с измеренными значениями, полученными экспериментальным путем сотрудниками кафедры «Безопасность жизнедеятельности» ЮУрГУ, которые показывают высокую погрешность более 20 %. Для разработки методики построения карт распределения напряженности ЭП ПЧ вдоль ВЛЭП 500 кВ с учетом изменений рельефа местности были использованы программные среды Solidwork и Mechanical APDL Ansys. Компьютерные модели эскизов опор с провесами фазных проводов с изменениями поверхности рельефа местности строились в программной среде Solidworks с последующим преобразованием данных эскизов в трехмерную модель. Преимущество программной среды Solidworks заключается в простоте и удобстве создания моделей объемных объектов сложной формы, которые позволяют определять величину напряженности электрического поля промышленной частоты в любой точке.
Воздушные линии электропередачи, электрические поля промышленной частоты, безопасность персонала
Короткий адрес: https://sciup.org/147243284
IDR: 147243284 | УДК: 658.382 | DOI: 10.14529/power240110
An assessment of the electromagnetic safety of personnel working along extra-high voltage lines using the finite element method
One of the factors influencing the accuracy of electromagnetic safety calculations is the mathematical description of the geometry of the overhead extra-high voltage (EHV) power transmission lines. Most methods for calculating the electric field along overhead power lines are developed for flat terrain, which does not correspond to real conditions. To assess the influence of the terrain on the electric field strength of industrial frequencies along an overhead power line with a voltage of 500 kV, the electric field (EF) strength was calculated using the mirror image method when the line rises uphill and in rough terrain. The results, when compared with the values obtained experimentally by the staff of the SUSU Department of Safety, show errors of more than 20 %. To develop a methodology for constructing maps of the EF intensity along 500-kV overhead power lines, taking into account changes in the terrain, the Solidworks and Mechanical APDL Ansys software environments were used. Computer models of sketches of supports with sags of phase wires with changes in the terrain surface were built, with the subsequent conversion of these sketches into a three-dimensional model. The advantage of the Solidworks software environment is the simplicity and convenience of creating a model of volumetric objects of complex shape, which allows you to determine the strength of the electric field of industrial frequency at any point.
Список литературы Оценка электромагнитной безопасности персонала при ведении работ вдоль линии СВН методом конечных элементов
- Скуртова И.В. Повышение безопасности и безвредности при ведении работ по техническому обслуживанию линий электропередачи сверхвысокого напряжения: дис. … канд. техн. наук: 05.26.01. Челябинск, 2008. 133 с.
- Приказ Минэнерго России от 31.08.2022 № 884 «Об утверждении методических указаний по технологическому проектированию линий электропередачи классом напряжения 35–750 кВ» (зарегистрировано в Минюсте России 12.12.2022 № 71451).
- Сидоров А.И., Окраинская И.С. Электромагнитные поля вблизи электроустановок сверхвысокого напряжения: монограф. Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2008. 204 с.
- Гигиеническая оценка электромагнитных полей, создаваемых перспективными образцами энергетических установок / Н.Б. Рубцова, С.Ю. Перов, О.В. Белая, В.И. Шпиньков // Гигиена и санитария. 2022. Т. 101, № 10. С. 1190–1194. DOI: 10.47470/0016-9900-2022-101-10-1190-1194
- Новые возможности гигиенической оценки электромагнитной обстановки на рабочих местах персонала электросетевых объектов / Н.Б. Рубцова, С.Ю. Перов, О.В. Белая, Т.А. Коньшина // Медицина труда и промышленная экология. 2020. Т. 60, № 9. С. 569–574. DOI: 10.31089/1026-9428-2020-60-9-569-574
- Тихонова Г.И., Рубцова Н.Б. Опыт проведения эпидемиологических исследований онкоопасности электромагнитных полей в Российской Федерации // Медицина труда и промышленная экология. 2020. Т. 60, № 9. С. 587–591. DOI: 10.31089/1026-9428-2020-60-9-587-591
- Распределение токов и напряжений, наведенных электрическим полем трехфазной воздушной линии вдоль заземленной фазы/троса отключенной параллельной линии электропередачи / Д.А. Демченко, Н.Б. Рубцова, В.Н. Рябченко, А.Ю. Токарский // Безопасность в техносфере. 2020. Т. 9, № 1. С. 31–40.
- Рубцова Н.Б., Токарский А.Ю. Санитарно-защитные зоны линий электропередачи. Проблемы электромагнитной безопасности // Медицина труда и промышленная экология. 2019. Т. 59, № 9. С. 736. DOI: 10.31089/1026-9428-2019-59-9-736-737
- Обеспечение безопасности персонала при работах в условиях воздействия электрического поля промышленной частоты и наведённого напряжения / И.А. Чернов, Н.Б. Рубцова, С.Ю. Перов // Энергетик. 2018. № 9. С. 20–23.
- Окраинская И.С. Изменение степени искажения электрического поля телом человека при различном положении рук в пространстве // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». 2014. Т. 14, № 1. С. 35–40.
- Окраинская И.С. Оценка профессионального риска по фактору «электрическое поле промышленной частоты» // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». 2013. Т. 13, № 2. С. 32–35.
- A high precision modeling and calculation method of ship shaft frequency electromagnetic field based on electric dipole / Q. Liu, Z. Sun, Y. Ding, Y. Lei // 2021 7th International Symposium on Mechatronics and Industrial Informatics (ISMII). Zhuhai, China, 2021. P. 211–217. DOI: 10.1109/ISMII52409.2021.00052
- Yang C., Zhang Q., Zhang T. Research on the detection of ferromagnetic objects based on the phase characteristics of industrial frequency electromagnetic fields // 2022 International Conference on Artificial Intelligence and Computer Information Technology (AICIT). Yichang, China, 2022. P. 1–5. DOI: 10.1109/AICIT55386.2022.9930330
- Samy M.M., Radwan R.M., Akef S. Calculation of electric fields underneath and on conductor surfaces of ultra high voltage transmission lines // 2017 IEEE International Conference on Environment and Electrical Engineering and 2017 IEEE Industrial and Commercial Power Systems Europe (EEEIC / I&CPS Europe). Milan, Italy, 2017. P. 1–8. DOI: 10.1109/EEEIC.2017.7977420
- Frequency-Time Domain Characteristics of Radiated Electric Fields in a Multi-Terminal MMC-HVDC Station / J. Zhang, T. Lu, W. Zhang et al. // IEEE Access. 2019. Vol. 7. P. 99937–99944. DOI: 10.1109/ACCESS.2019.2930010
- Shaping Electric Field Intensity via Angular Spectrum Projection and the Linear Superposition Principle / S. Guo, D. Zhao, B.-Z. Wang, W. Cao // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2020. Vol. 68, no. 12. P. 8249–8254. DOI: 10.1109/TAP.2020.2995362
- Chettibi W., Lefouili M., Moulai H. Electric field radiated by a cross form grounded electrode // 2015 4th International Conference on Electrical Engineering (ICEE). Boumerdes, Algeria, 2015. P. 1–5. DOI: 10.1109/INTEE.2015.7416738
- Bykovskaya L.V., Bykovskiyi V.V. Evaluation of Electromagnetic Compatibility of Overhead and Cable Power Lines // 2021 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM). Sochi, Russia, 2021. P. 158–162. DOI: 10.1109/ICIEAM51226.2021.9446452
- Таваров С.Ш. Защита линейного персонала, обслуживающего линии электропередачи напряжением 500 кВ в Республике Таджикистан: дис. … канд. техн. наук: 05.26.01. Челябинск, 2014. 115 с.
- Сидоров А.И., Таваров С.Ш. Построение карты напряженности электрического поля с учетом рельефа местности и температуры воздуха // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». 2013. Т. 13, № 1. С. 52–55.
