CC BY
5DIFFERENCES IN THE CHARACTER OF CHANGES AND MAXIMUM VALUES OF THE MAGNETIC FIELD VOLTAGES ON THE SURFACE FROM THE CURRENTS OF A THREE-PHASE LINE WITH SINGLE-PHASE CABLES WHEN INSTALLED WITH IN TRIANGLE AND IN ROW, TAKING INTO ACCOUNT THE ELECTROMAGNETIC SAFETY CONDITIONS
Saltykov V.
Doctor of Technical Sciences, Professor, Saint Petersburg, Russia Saltykov A.
Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of SPbGMTU,
Saint Petersburg, Russia
РАЗЛИЧИЯ ХАРАКТЕРА ИЗМЕНЕНИЙ И МАКСИМАЛЬНЫХ ЗНАЧЕНИЙ НАПРЯЖЕННОСТЕЙ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ПО ПОВЕРХНОСТИ ОТ ТОКОВ ТРЕХФАЗНОЙ ЛИНИИ С ОДНОФАЗНЫМИ КАБЕЛЯМИ ПРИ ПРОКЛАДКЕ ТРЕУГОЛЬНИКОМ И В РЯД С УЧЕТОМ УСЛОВИЙ ПО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
Салтыков В.М.
Доктор технических наук, профессор, г. Санкт Петербург, Россия Салтыков А.В.
Кандидат технических наук, доцент СПбГМТУ, г. Санкт Петербург, Россия
Abstract
Shows the nature of the change in intensity of the magnetic field of industrial frequency Нд, А/м, on the horizontal surface of the trench or tunnel from the currents of single-phase cables A; B; C; three-phase line at the location of the phases on a triangle and in a row depending on the distance between the phases: dтр = drow = 0,1.. .0,5 м. It is received, that maximum values of intensity of a magnetic field Нmax,тр, А/м, and Нmax,row, А/м, are spread on a surface of a trench or a tunnel, but are close enough on values. At the same time, the rated values for electromagnetic safety conditions for the public and maintenance personnel can be significantly exceeded.
Аннотация
Показан характер изменения напряженности магнитного поля промышленной частоты Нд, А/м, на горизонтальной поверхности траншеи или туннеля от токов однофазных кабелей А; В; С; трехфазной линии при расположении фаз по треугольнику и в ряд в зависимости от расстояния между фазами: dтр = dряд = 0,1.0,5 м. Получено, что максимальных значений напряженности магнитного поля Нmax,тр, А/м, и Нmax,ряд, А/м, разнесены по поверхности траншеи или туннеля, но достаточно близки по значениям. При этом существенно могут быть превышены нормируемые значения по условиям электромагнитной безопасности для населения и обслуживающего персонала.
Keywords: Power frequency magnetic field; power frequency magnetic field strength; electromagnetic field safety conditions for the public and maintenance personnel.
Ключевые слова: Магнитное поле промышленной частоты; напряженности магнитного поля промышленной частоты; условия электромагнитной безопасности по магнитным полям для населения и обслуживающего персонала.
В настоящее время в электроэнергетике и электротехнике большое внимание уделяется согласованию условий нормальной безаварийной и эффективной работы электроустановок (ЭУ), производящих, передающих, преобразующих и потребляющих электроэнергию при её надлежащем качестве. В процессе работы ЭУ подвергаются многочисленным внешним и внутренним электромагнитным воздействиям, а также сами аналогичным образом воздействуют на окружающие объекты и среду. При этом часто нарушаются условия нормальной работы и функционирования, как электрооборудования, так и окружающей среды, т. е. нарушаются условия электромагнитной совместимости (ЭМС) и электромагнитной безопасности (ЭМБ) [1, 2, 3]. По мере расширения применения
разнообразных ЭУ, возрастания их мощности, окружающие электрические, магнитные и электромагнитные поля становятся все более интенсивными и разнообразными по своим характеристикам.
В последнее десятилетие в электроэнергетике непрерывно расширяется использование микропроцессорной, вычислительной техники, компьютеров и т.д., происходит их миниатюризация при понижении уровней рабочих напряжений, полезных сигналов. Все активнее используется электронная аппаратура в системах релейной защиты, режимной и противоаварийной автоматики электроустановок высокого напряжения. При этом, электронная аппаратура, как правило, весьма чувствительна к помехам, появляющимся во вторич-
ных цепях подстанций, источниками которых являются коммутации выключателей и разъединителей высокого напряжения, удары молний, а также большие токи замыкания на землю.
В связи с указанными обстоятельствами появилась необходимость решения сложной задачи электромагнитного сосуществования электронных и электроэнергетических систем, составной частью которой является оценка электромагнитной обстановки (ЭМО) в электроэнергетических установках с целью обеспечения электромагнитной совместимости (ЭМС) технических средств (ТС), так и обеспечение электромагнитной безопасности (ЭМБ) как для обслуживающего электроэнергетические объекты персонала, так и для населения.
При проектировании и эксплуатации электроэнергетических систем для обеспечение условий ЭМС м ЭМБ необходимо выполнение требований, определяемых нормативными и директивными документами, в виде: ГОСТов РФ, Руководящих указаний (РУ), правилами устройства электроустановок (ПУЭ), правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей, санитарными нормами и правилами (СанПиН) по эколо-
\ 7^?.«•*•' i-y^/ г s f Г, f S г • г ¡P-- ----1 7* ж '1 1 и
й к~> f s II. ш Y* ё П t
100 Jb 100
Рис. 1
Значения напряженность магнитного поля -Нд, А/м, в окружающем пространстве зависит от тока - Id, А; от расстояния между жилами трехфазного кабеля - d, м; от расстояния между жилами кабеля (от геометрического центра (цк) трехфазного кабеля) и точек определения (п) в окружающем пространстве: Уцк,п, м, напряженности магнитного поля: Нд, А/м, в частности, на поверхности траншеи или туннеля.
Для примера, рассмотрим характер изменения напряженности магнитного поля промышленной частоты: Нд, А/м, на поверхности траншеи или туннеля от токов трехфазных линий с однофазными кабелями фаз А, В, С, расположенных по треугольнику или в ряд, при Уцк,п = 1,0 м, для расстояний между центами фаз: dmp = dряд = dae = dec = 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5 м, как показано на рис. 3 и 4.
гической и биологической безопасности, а также международными нормативными документами.
Электрические сети и системы электроснабжения, исходя из разнообразия уровней напряжения, токов, конфигурации проводов и кабелей, способов прокладки, расстояний до чувствительных объектов, являются не только источниками разнообразных электромагнитных полей, но и, в значительной степени, определяют электромагнитную обстановку в устройствах электрических сетей, электроустановках систем электроснабжения, в производственных и жилых помещениях, и, в ряде случаев, приводят к нарушению условий электромагнитной безопасности (ЭМБ) и электромагнитной совместимости (ЭМС).
При этом, силовые кабельные линии, выполненные в виде трех однофазных кабелей, при прокладке в траншеях или туннелях являются значительными источниками напряженности магнитных полей промышленной частоты Нд, А/м, которые по характеру изменения по поверхности существенно зависят от способа прокладки в виде треугольника или в ряд [4], как показано на рис. 1 и 2.
— 1 г—
■ и
gilt.- »
"Ч ч =•2
яси^ Q |i
-т.!
\ ~ н /
=Г~ | _ шит \ {rain Ш) ' J 1
i
то
Рис. 2 - Двухсторонний проходной туннель:
1 - кабели 6-10 кВ; 2 - кабели 0,38 кВ; 3 - сигнальные кабели
Из представленных рис. 3 и 4 видно, что значения напряженности магнитного поля от расположения фаз трехфазного кабеля треугольником: Нд,тр, А/м, или в ряд: Нд,ряд, А/м, по поверхности траншеи или туннеля существенно отличаются друг от друга. Причем, максимальные значения напряженности при прокладке одиночных кабелей треугольником: Нтах,тр, А/м, расположены напротив верхней фазы (фазы А), а при прокладке одиночных кабелей в ряд: Нтах,ряд, А/м, - расположены в области крайних фаз (фазы В и С).
Из рис. 3 и 4 также следует, что при рассмотренных условиях, на достаточно больших участках поверхности могут быть нарушены требования по электромагнитной безопасности для населения: Нэмб,нас. = 8,0 А/м [5], но при этом не нарушаются требования по электромагнитной безопасности для обслуживающего (оперативного) персонала: Нэмб,о.п. = 80 А/м [6], принятые в России.
- Прокладка трехфазного кабеля СПЭ в траншее: 1 - жилы кабеля (АВС); 2 - железобетонные плиты или кирпичи; 3 - рыхлый грунт; 4 - засыпной грунт
Рис. 3 - Характер изменения Нд,тр, А/м, по поверхности траншеи: Х = 0...4 м, от токов трехфазного кабеля с фазами треугольником: для Уцк,п = 1,0 м; dав = dвс = dса = 0,1;0,2;0,3;0,4;0,5 м
Рис. 4 - Характер изменения Нд,ряд, А/м, по поверхности траншеи: Х = 0.4 м, от токов трехфазного кабеля с фазами в ряд: для Уцк,п = 1,0 м; dав = dвс = 0,1; 0,2;0,3;0,4;0,5м
Дополнительно, в табл. 1 приведены максимальные значения напряженности магнитного поля: Нтах, А/м, при прокладке кабелей одиночных фаз А,В,С, трехфазных кабельных линий тре-
угольником и в ряд; их относительные значения между собой; а также сравнение их с нормами по электромагнитной безопасности (ЭМБ).
Таблица 1
Максимальные значения напряженности магнитного поля промышленной частоты при расположении однофазных кабелей треугольником: Нтах,тр, и в ряд: Нтах,ряд, и их сравнение между собой и
нормами электромагнитной безопасности (ЭМБ)
Расстояние между центрами фаз трехфазного кабеля, d, м Нтах, АВС, треугольник, А/м Нтах, АВС, ряд, А/м К: = Нтах,тр / Нтах, ряд К2 = Нтах,ряд / Нтах, тр Нэмб,нас. = 8,0 А/м Нэмб,о.п. = 80 А/м
0,5 64,3 53,8 1,19 0,83 8 80
0,4 48,6 45,4 1.07 0,93 8 80
0,3 34,5 35,6 0,96 1,03 8 80
0,2 21,8 24,6 0,88 1,12 8 80
0,1 10,3 12,5 0,82 1,21 8 80
Из табл. 1 видно, что максимальные значения напряженности магнитного поля: Нтах, А/м, при прокладке однофазных кабелей трехфазной линии треугольником и в ряд, независимо от места их появления на поверхности, отличаются друг от друга при одинаковых значениях d, м, а расхождения значений Нд, А/м, достигают 20 %.
В итоге, визуальное отражение характера изменения напряженности магнитного поля по поверхности от токов однофазных кабелей трехфазной линии указывает на целесообразность выполнения индивидуальных расчетов уровней Нд, А/м, для разных значений d, м, и расстояний между кабелями и поверхностью Уцк,п, м.
Дополнительно, следует отметить, что при выполнении расчетов напряженности магнитного поля промышленной частоты Нд, А/м, по окружности в окружающем пространстве от центров трехфазных кабелей с расположением фаз кабелей треугольником и в ряд, характер изменения и мак-
симальные значения напряженности будут иметь другой вид и соотношения [7, 8, 9].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Шваб Адольф. Электромагнитная совместимость: Пер. с нем. В.Д. Мазина и С.А. Спекто-ра/ Под ред. Кужекина. М.: Энергоатомиздат, 1995. - 480 с.
2. Хабигер Э. Электромагнитная совместимость. Основы ее обеспечения в технике: Пер. с нем. / И.П. Кужекин; Под ред. Б.К. Максимова. -М.: Энергоатомиздат, 1995. - 384 с.
3. Шевель Д.М. Электромагнитная безопасность: - К.: ВЕК+, К.: НТИ, 2002. - 432 с.
4. Салтыков В.М., Баринов В.М. Расчет допустимых расстояний для обеспечения электромагнитной безопасности и совместимости по магнитным полям промышленной частоты от токов трехфазных кабелей СПЭ с расположением жил в
«ряд». В журн.: Технологии электромагнитной совместимости. 2019. №2(69). - С.73-84.
5. Гигиенический норматив ГН 2.1.8/2.2.4.2262-07. "Предельно допустимые уровни магнитных полей частотой 50 Гц в помещениях жилых, общественных зданий и на селитебных территориях". - М. 2007. С.12.
6. СанПиН 2.2.4.1191-03. "Электромагнитные поля в производственных условиях". - М., 2003. С.18.
7. Салтыков В.М., Салтыков А.В., Беспалов В.А. Сравнение напряженностей магнитного поля в окружающем пространстве от трехфазных трех-проводных кабелей при расположении проводников "треугольником" и "в ряд". В сб. статей «Ин-
новационные технологии в энергетике». II Международная науч.-практ. конференция. МК-114-414. 30 ноября 2014 г. - Пенза: Приволжский Дом знаний, 2014. - С.14-18.
8. Салтыков В.М., Салтыков А.В. Определение допустимых значений напряженности магнитного поля от проводов электрической сети и результаты исследований ЭМП. - Germany: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2014. - 108 с.
9. V.Saltykov, A.Saltykov. Determining Permissible Values of Magnetic Field Intensity from Electric Circuit Wires and EMF Study Results. -Germany: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2015. - 95 с.
PREPARATION OF TENSORESISTORS AND MEASURING EQUIPMENT FOR EXPERIMENTAL
RESEARCH
Fidrovska N.
Doctor of Technical Sciences, Professor, Kharkiv national automobile and road university
Kharkiv, Ukraine Slepuzhnikov E. Candidate of technical sciences, National University of Civil Defence of Ukraine
Kharkiv, Ukraine Varchenko I. Candidate of technical sciences, National Technical University Kharkiv Polytechnic Institute
Kharkiv, Ukraine
Abstract
Conducting experimental research by tensometry is a very important issue in real time. But for such a study it is necessary to calibrate the strain gauges. Calibration must be performed to identify the functional relationship between the load acting on the test piece and the output signal of the equipment.
Keywords: strain gage, calibration, load, part, deformation.
Complex structural forms of components and parts of modern machines and the variety of loads acting on them, often do not allow determine the stress state by modeling or calculation during the creation of modern machines and structures.
The most optimal method of experimental research of the local area of the installation during operation is strain gauge [1- 3].
Tensoresistors are resistors whose resistance changes with the change of their linear dimensions under the influence of external factors. Tensor resistors are wire, foil and semiconductor. The geometric dimensions of strain gages of the first two types change during their deformation [4].
Calibration of strain gages is carried out in combination with measuring equipment [5]. It consists in finding a functional relationship between the load acting on the test part and the output signal of the equipment.
To do this, creating pre-known loads on the part on which the strain gauges are glued, and comparing the values of these loads with the intensity of the output signal, determine analytically or graphically their ratio [6].
Depending on the sizes, a configuration and other features of the investigated detail use two ways of calibration of strain gages: direct and indirect. To obtain reliable measurement results, the calibration conditions should be as different as possible from the conditions of experimental studies of objects.
This means that the load diagram of the part, the composition of the measuring system, the conditions of its operation both during calibration and testing must be the same.
Therefore, to determine the obtained results of stresses, deformations in the crane beam was carried out direct (static calibration).
In electrotensometry use bridge and semi-bridge measurement schemes. The half-bridge circuit is widely used, especially in static processes, where one strain gage is active, and the other is located in the load area and is used for temperature compensation.
If the test piece is subjected to different types of loads that cause deformation of bending, torsion, shear, compression or tension, the strain gauges must be arranged in the circuit so that they perceive the necessary deformations. To do this, use a half-bridge connection diagram, figure 1.
