Защита электротехнического персонала тягового электроснабжения от вредного воздействия электромагнитных полей

Во второй главе рассчитаны токи и напряжения высших гармонических составляющих от преобразователей на тяговых подстанциях (ТП), уровни напряженности ЭП и МП на рабочих местах электротехнического персонала.

Искаженные кривые напряжения и тока питающей сети в процессе работы вентильного преобразователя имеют периодический характер, что позволяет производить их гармонический анализ и определять наличие в кривых напряжения и тока ряда гармоник, кратных основной частоте.

В этой главе рассмотрен расчет напряженности МП на рабочих местах в зоне «+» и «» шины в РУ-3,3 кВ. Для бесконечно длинных проводов с противоположно направленными токами величина напряженности МП может быть определена из выражения для векторного потенциала А этого поля в соответствии с рис. 3.

Рис. 3. Схема распространения магнитного поля под шинным мостом в РУ-3,3 кВ

Модуль абсолютной величины вектора напряженности магнитного поля в точке М может быть найден из векторной суммы модулей Hуf и Hxf из выражения: 

(4)

На основе соотношений

(5)

(6)

Аналогично проведен расчет напряженности ЭП на рабочих местах в зоне «+» и «» шины в РУ-3,3 кВ.

Расчетные значения напряженности МП и ЭП от токов и напряжений переменных составляющих в шинах «+» и «» для частот 100, 200, 600, 1200,1800 в точке М приведены в таблице 1.

Таблица 1

Расчетные значения напряженности МП и ЭП в РУ-3,3 кВ при выпрямленном токе Id = 1000 А

х = 1 м; у = 1,8 м; h0 = 3 м; d = 2 м
fk, Гц	Idk, А	Udk, В	Нf, А/м	Еf, В/м
100	158,3	60,2	5,87	9,37
200	10,3	35,2	0,38	5,48
600	42,05	55,1	1,56	8,58
1200	57,89	38,2	2,14	5,95
1800	28,07	12,4	1,05	1,92

В данной главе применена методика расчета уровня напряженности ЭМП в распределительном устройстве РУ-3,3 кВ от переменных составляющих выпрямленного тока и напряжения с учетом частотного диапазона до 10 кГц.

Приведены расчеты уровней напряженности ЭП и МП для частот, кратных основной частоте – 100, 200, 600, 1200,1800 Гц, – образующихся в процессе работы преобразователя на ТП; уровни напряженности МП и ЭП не превышают нормируемых значений СанПиН 2.2.4.119103 для частоты 50 Гц.

Третья глава посвящена экспериментальным исследованиям электромагнитных полей на рабочих местах персонала тяговой подстанции.

Измерения проведены прибором «Экофизика» МИ ПКФ-09-001 в соответствии с методикой измерения МП, обеспечивающим автоматическое измерение модулей напряженностей ЭП и МП при любой ориентации датчика в пространстве с допустимой относительной погрешностью измерения не более 10 %.

Исследования проведены: при температуре +18 °С, относительной влажности 40 %; температуре наружной: –25 °С, ветер 35 м/c; рабочее напряжение Uраб = 3,3 кВ, рабочий выпрямленный ток Iраб до 1000 А; коэффициент загрузки сети 01.

В табл. 2 приведен анализ напряженности МП в точках № 19 под шинным мостом в РУ-3,3 кВ.

Таблица 2

Анализ напряженности МП (А/м) под шинным мостом в РУ-3,3 кВ

№ точки fk, Гц	1	2	3	4	5	6	7	8	9	Ннорм, А/м
50	8	6	12	125	125	125*	15	8,5	6,5	80
100	6	5	5	8	10	9	6	5	4	Не норм.
200	2	1	1	5	7	7	3	2	2	Не норм.
250	5	4	0	18	18	18	15	4	4	Не норм.
350	3	2	2	10	10	5	11	3	3	Не норм.
400	0,5	0,5	0,7	2	2	2	1	0,5	0,8	Не норм.
500	0,5	0,5	0,7	0,2	0,1	0,2	0,5	0,5	0,8	Не норм.
550	0,5	0,5	0,7	7	6	8	7	0,5	0,8	Не норм.
Idk, А	400	300	600	1000	1000	1000	750	420	350

*Выделенные значения превышают нормируемые по СанПиН 2.2.4.119103.

Из табл. 2 видно, что определенной величине тока и частоте соответствует свое значение напряженности МП. Для точек № 46 уровни напряженности МП составляют 125 А/м, что превышает значения ПДУ МП по СанПиН 2.2.4.119103 в 1,5 раза. Значения напряженности МП, указанные для данных точек, представляют опасность для здоровья электротехнического персонала. Возникает необходимость в разработке средств защиты для ограничения времени влияния на персонал МП.

В работе принята гипотеза о прямо пропорциональной зависимости напряженности МП переменных составляющих от величины выпрямленного тока. Показано, что при выпрямленных токах значительно превышающих 1000 А, измеренные значения напряженности МП от высших гармонических составляющих переменного тока, приведенные к частоте 50 Гц, могут достигнуть десятикратного превышения значения действующих норм.

В табл. 3 приведен анализ напряженности ЭП в точках № 19 под шинным мостом в РУ-3,3 кВ.

Таблица 3

Анализ напряженности ЭП (В/м) под шинным мостом в РУ-3,3 кВ

Uраб =3,3 кВ
№ точки fk, Гц	1	2	3	4	5	6	7	8	9	Енорм, В/м
25	12	8	12	28	12	12	17	53	12	Не норм.
50	9	9,8	10	17	10	42	42	14	10	5000
100	2	2	2	4	2	3	3	4	2	Не норм.
150	5	7,5	5	8	7	7	8	8	7	Не норм.
200	1	0,7	0,6	1	0,8	0,9	1	1	1	Не норм.
300	2	3	2	4	3	4	3	3	3	Не норм.
400	0,5	0,2	0,2	0,3	0,2	0,2	0,2	0,2	0,2	Не норм.
500	0,2	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	Не норм.
600	1	2,1	1	3	2	0,3	3	3	2	Не норм.