.
В качестве сильного источника магнитного поля выступает линия электропередачи. При протекании по фазным проводам токов создаются электромагнитные поля, которые в других протяженных объектах - близко расположенных линиях электропередачи и линиях связи наводят «паразитные» э.д.с.
Если по всем трем фазам ВЛ протекает некоторый синусоидальный ток частоты w, то в соответствии с принципом суперпозиции наведенная ЭДС будет определяться суммой ЭДС от трех фазных токов. Пусть на некотором расстоянии l от линии передачи на высоте h расположен протяженный одиночный проводник радиуса r. Тогда ЭДС, наводимая в нем, будет
где Ik, - фазные токи Mk4- коэффициенты взаимной индукции между одиночным проводом и фазными (1-3) проводами, зависящие от геометрических параметров проводов и их взаимного расположения.
В последнем выражении правую часть можно представить в виде некоторого эквивалентного проводника с током, и эквивалентного коэффициента взаимоиндукции, т.е.
.
Рассмотрим пример. Пусть по линии в фазных проводах протекает трехфазный симметричный ток 500 А. Одиночный провод подвешен на высоту 10 м и находится на расстоянии 30 м от центральной фазы ВЛ. Коэффициенты взаимоиндукции составляют: М14 =6.248×10-4, М24 =6.901×10-4, М34 =7.856×10-4 (Гн/км). Продольная э.д.с. в проводе будет:
.
Т.о., если провод с одной из сторон заземлить, то на другой напряжение составит 22 В (земля принята эквипотенциальной). В этих расчетах полагалось, что линия и одиночный провод имеют одинаковую длину. ЭДС в контуре пропорциональна пронизывающему ее магнитному потоку, поэтому при уменьшении длины одиночного провода пропорционально уменьшается наводимая ЭДС.
Протяженные линии электропередачи имеют транспозицию проводов, что снижает наведенное напряжение в силу лучшего симметрирования коэффициентов взаимной индукции. Однако при несимметричных режимах (несимметричные КЗ, ОАПВ и т.д.) из-за отсутствия взаимной компенсации магнитных потоков наведенное напряжение значительно возрастает. Так, в рассмотренном примере при протекании тока лишь по одной из фаз напряжение возрастает до 100-120 В.
Магнитное экранирование
Если в переменном магнитном поле рядом поместить два проводника, то в каждом из них наводится ЭДС одной фазы. При заземлении с обеих сторон одного из проводников в нем будет протекать ток, который в свою очередь снова будет являться источником (вторичным) магнитного поля. Магнитный поток контура с этим проводником будет также пронизывать контур соседнего проводника, создавая в нем поток обратного знака. Строго говоря, он будет создавать и поток обратного знака в контуре первичного тока (уменьшая его), но мы будем считать, что такое влияние крайне мало. В этой ситуации можно записать следующее:
,
где M45- коэффициент взаимоиндукции между 4-м и 5-м проводниками. Чем больше ток в заземленном проводнике и больше коэффициент взаимной индукции между этими двумя проводниками, тем меньшее напряжение будет наведено на разземленный проводник.
Ранее рассмотренный пример дополним заземленным проводником, находящимся на расстоянии 31м и обладающий собственной индуктивностью L=2.42е-3 Гн/м. ЭДС в заземленном проводнике будет (коэффициент взаимной индукции приближенно можно принять таким же что для 4-го провода в силу их достаточно близкого расположения). Тогда:
, 
,
Таким образом, при наличии вблизи проводника замкнутых контуров происходит уменьшение наведенных ЭДС.
Методические указания к работе
Для измерения электростатических наводок соберите измерительную схему (рис. 4), подключив источник высокого напряжения к одной их изолированных жил. Электростатический вольтметр подключите к другой изолированной жиле кабеля. Напряжение на выходе повышающего трансформатора определите по коэффициенту трансформации или с помощью вольтметра.
Рис. 4. Схема измерения электростатических наводок
Для анализа электромагнитного влияния последовательно с источником тока (вторичной /низковольтной/ обмоткой понижающего трансформатора) включите чрез трансформатор тока амперметр для измерения тока в контуре протекания жила-оболочка (рис.5). Время включения трансформатора ограничьте, поскольку он работает в непредусмотренном для него режиме.
Рис. 5. Схема измерения электромагнитных наводок
Первичные параметры кабеля (длина 17 м, сечение 25 мм2) на промышленной частоте, находящегося над поверхностью хорошо проводящей земли, приведены ниже:
|
|
|
|
|
|
|
Сф |
Сфф |
|
1,24 |
0,28 |
1,8923 |
1,6050 |
1,5764 |
1,5822 |
140 |
38 |
Примечание: С – пФ/м, L – мкГн/м, R – мОм/м.
Рис. 6. Пример расчетной схемы для определения наведенной продольной ЭДС (электромагнитной наводки Eпр)
Контрольные вопросы
1. Какой физический смысл имеют потенциальные коэффициенты?
2. Какими характеристиками объектов определяются потенциальные коэффициенты и коэффициенты электростатической индукции?
3. На каких принципах выполняется электростатическое и электромагнитное экранирование?
4. Пути снижения наведенных напряжений на ремонтируемых линиях электропередачи.
5. Какая из конструкций ВЛ имеет большее электростатическое и электромагнитное влияние на окружающие объекты: с треугольным или горизонтальным расположением проводов?
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
