Федеральное агентство по образованию
Нижегородский государственный технический университет
Кафедра “Инженерная экология и охрана труда”
Электрическое поле и шум, создаваемые воздушными линиями электропередач высокого напряжения
Методические указания по выполнению практических работ по курсу “Экология”
Нижний Новгород, 2005 г.
Электрическое поле и шум, создаваемые воздушными линиями электропередач высокого напряжения.
Методические указания по выполнению практических работ по курсу «Экология» . Н.Новгород, 2005 г., 9с.
Составители: доцент, к.т.н. О.В. Маслеева, доцент, к.т.н. Т.И. Курагина
1. Цель работы :
- изучить влияние воздушных линий электропередач на окружающую среду,
- рассчитать напряжённость электрического поля и шум, создаваемые воздушными линиями электропередач,
- определить допустимые значения.
2. Краткие сведения из теории.
2.1 Влияние воздушных линий электропередач на окружающую среду
Высокие темпы электрофикации страны приводят к быстрому росту протяжённости воздушных линий электропередач и повышению их номинальных напряжений – 220 кВ, 330 кВ, 500 кВ, 750 кВ.
По характеру воздействия на окружающую среду влияние высоковольтных линий ( ВЛ ) можно разделить на механическое и электромагнитное, необходимо также учитывать химическое загрязнение воздуха продуктами, возникающими при коронных разрядах, радио и телевизионные помехи, шум.
Просеки, подъездные пути, опоры ВЛ оказывают влияние на функционирование элементов экологических систем, изменяя ландшафтные, микроклиматические условия. Просека шириной более 200 м нередко становится непреодолимым препятствием для перемещения животных. В период миграции на просеках кормятся и отдыхают большие скопления птиц, но в местах массового перелета воздушные линии могут служить механической преградой.
Сооружение линий электропередач связано с отчуждением земель, что сказывается на сельском хозяйстве. Неупорядоченное расположение ВЛ нарушает целостность полей и кормовых угодий. Создаются помехи для обработки полей с воздуха, ограничивается применение агротехники. Воздушные линии проходят также и через лесные массивы, ценность которых определяется запасами древесины, лекарственных растений, охотопромысловых животных, ягод, грибов.
Основным специфическим фактором влияния ВЛ на окружающую среду является электромагнитное поле ( ЭМП ). Воздействие ЭМП на почву зависит от концентрации соединений железа и гумуса в самой почве. Электрическое поле вызывает поляризацию и структурную перестройку элементов почвы, влияет на процесс почвообразования. ЭМП может оказывать стимулирующее действие на интенсивность роста зелёных растений на начальной стадии развития, затем действие ЭМП становится угнетающим.
Протяжённость ВЛ велика, и почти каждая из них пересекает ряд крупных и мелких рек и озёр. ЭМП оказывает отпугивающее действие на рыб, создавая электромагнитные плотины на пути миграции рыб и препятствуя нерестовому ходу.
При длительном пребывании человека в ЭМП (Е 10 кв/м) могут возникнуть неблагоприятные физиологические изменения, связанные с воздействием на нервную и сердечно-сосудистую систему ( изменения давления, пульса, аритмия и т.д. ). Эти явления исчезают через некоторое время после прекращения воздействия ЭМП.
Разработанные нормы, ограничивающие напряжённость электрического поля под воздушными линиями, приведены в табл. 1.
Таблица 1 - Допустимая напряжённость электрического поля под ВЛ
Вид местности
|
Допустимая напряженность, кв/м
|
Труднодоступная местность (болота, горы )
|
20
|
Ненаселённая местность
|
15
|
Пересечения с дорогами
|
10
|
Населённая местность
|
5
|
Жилые дома
|
1,5
|
Таблица 2 - Расстояния от крайних проводов ВЛ до ближайших зданий (санитарно - охранная зона )
Напряжение, кВ
|
Санитарно – охранная зона, м
|
220
|
25
|
330
|
30
|
500
|
30
|
750
|
40
|
Шум ВЛ вызывается коронным разрядом на проводах. Провода выбирают таким образом, чтобы напряжённость на поверхности провода не превосходила начальной напряжённости коронного разряда. Однако неровности на поверхности провода из-за механических повреждений (заусенцы, царапины ), загрязнения ( капли смазки, твёрдые частицы ), осадки ( капли дождя, росы, снега, и т.д. ) приводят к местному увеличению напряжённости электрического поля. В результате коронный разряд возникает на проводах ВЛ при напряжении меньшем, чем напряжение самостоятельного разряда на чистых неповреждённых проводах. Поэтому шум воздушных линий можно слышать и в хорошую погоду, но особенно он усиливается при дожде.
2.2 Расчет электрического поля воздушных линий
Рис.1 Расчётная схема электрического поля воздушных линий, где А, В, С – провода воздушной линии соответственно фаз А, В, С.
Напряжённость электрического поля, создаваемого воздушными линиями на поверхности земли ( рис.1 ) определяется по формуле 1:
 (1)
E – напряжённость электрического поля, кв/м,
C – ёмкость единицы длины линии, ф/м,
U – номинальное напряжение, кв,
  кл*н/м
H – высота подвеса провода, м,
 - расстояние между проводами, м,
X – расстояние до расчётной точки, м.
Ёмкость единицы длины определяется по формуле:
 (2)
d – диаметр провода, м.
Расчёт шума воздушных линий
Допустимый уровень шума на территории, непосредственно прилегающей к жилым домам, составляет 45 дБА (СН 2.2.4/2.1.8.562-96 Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки).
Уровень звука на расстояние 100 м от крайней фазы в зависимости от напряжения поля на проводах определяется по формуле:
 (3)
L – уровень звука, дБА,
Емах - действующее значение максимальной напряжённости на поверхности провода, кв/м,
r – радиус провода, м,
n – число проводов в фазе,
В – расстояние от крайней фазы, (В=100м).
Максимальная напряжённость на поверхности провода определяется по формуле:
 (4)
3.Задание к работе
3.1 Рассчитать для заданного варианта (таблица 3) напряжённость электрического поля, создаваемого воздушной линией электропередач в точках с координатами X=0, 10, 20, 30, 40, 50м. Сравнить полученные значения с допустимыми величинами (таблица 1).
Определить в какой местности можно продолжить данную линию электропередач. Построить график Е=f(x).
3.2 Рассчитать шум на расстоянии 100 м от крайней фазы воздушной линии.
Сделать вывод о возможности прокладки ВЛ вблизи жилых зданий, для которых допустимый уровень шума составляет 45 дБА (СН 2.2.4/2.1.8.562-96 Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки.)
4. Пример расчета
Исходные данные:
№
|
Напряжение
U,кВ
|
Сечение провода, S, 
|
Число проводов в фазе, n
|
Расстояние между фазами,
Do, м
|
Высота подвеса провода, Н, м
|
|
330
|
400
|
2
|
4
|
8
|
Определим диаметр провода:
Ёмкость единицы длины линии :
Напряжённость электрического поля :
Результаты расчёта приведены в таблице 2
Ширина охранной зоны при U = 330 кВ составляет 30 м.
Таблица 3
-
X, м
|
E, кВ/м
|
0
|
-0,8075
|
10
|
2,5985
|
20
|
0,6543
|
30
|
0,2185
|
40
|
0,0955
|
50
|
0,0496
|
Рис.2 Зависимость напряженности электрического поля от расстояния
Вывод: На границе охранной зоны ( 30 м ) напряжённость электрического поля ниже допустимой для жилой застройки. Следовательно, за пределами охранной зоны можно вести жилищное строительство.
Расчёт шума.
Вывод: шум на расстоянии 100 м от ЛЭП 330 кВ составляет 11,68 дБА, что является ниже допустимого.
Варианты заданий
Рассчитать напряженности электрического поля, создаваемого ЛЭП, по мере удаления от него в соответствии с заданным вариантом (табл. 3).
6.Рекомендуемая литература
Александров Г.Н. Установки сверхвысокого напряжения и охрана окружающей среды.–Л. Энергоатомиздат, 1989.–360 с.
Таблица 3 - Варианты заданий
№
|
Напряжение
U,кВ
|
Сечение провода, S,
|
Число проводов в фазе, n
|
Расстояние между фазами,
Do, м
|
Высота подвеса провода, Н, м
|
1
|
220
|
240
|
1
|
7
|
17,5
|
2
|
220
|
300
|
1
|
8
|
20,5
|
3
|
220
|
330
|
1
|
9
|
22,5
|
4
|
220
|
400
|
1
|
10
|
17,5
|
5
|
220
|
500
|
1
|
11
|
20,5
|
6
|
220
|
600
|
1
|
12
|
22,5
|
7
|
330
|
240
|
1
|
9
|
10,7
|
8
|
330
|
300
|
1
|
10
|
17,5
|
9
|
330
|
330
|
1
|
11
|
20,5
|
10
|
330
|
400
|
2
|
12
|
22,5
|
11
|
330
|
500
|
2
|
13
|
25,5
|
12
|
330
|
600
|
2
|
14
|
22,5
|
13
|
500
|
300
|
2
|
12
|
17
|
14
|
500
|
300
|
2
|
13
|
22
|
15
|
500
|
330
|
2
|
14
|
27
|
16
|
500
|
400
|
3
|
14
|
17
|
17
|
500
|
500
|
3
|
15
|
22
|
18
|
500
|
600
|
3
|
15
|
27
|
19
|
750
|
240
|
3
|
17,5
|
28
|
20
|
750
|
300
|
3
|
18
|
30
|
21
|
750
|
400
|
4
|
18,5
|
32
|
22
|
750
|
400
|
4
|
19
|
35
|
23
|
750
|
500
|
4
|
19,5
|
32
|
24
|
750
|
500
|
4
|
20
|
35
|
25
|
220
|
240
|
1
|
9
|
20,5
|
26
|
330
|
300
|
1
|
12
|
22,5
|
27
|
500
|
400
|
2
|
15
|
27
|
28
|
750
|
500
|
3
|
18
|
30
|
29
|
330
|
500
|
2
|
13
|
20,5
|
30
|
500
|
600
|
2
|
14
|
22,5
|
|
