Modelování magnetického pole v okolí podzemního vysokonapěťového kabelu



Podobné dokumenty
Modelování magnetického pole v železobetonových konstrukcích

INFORMACE NRL č. 12/2002 Magnetická pole v okolí vodičů protékaných elektrickým proudem s frekvencí 50 Hz. I. Úvod

VŠB- Technická univerzita Ostrava Fakulta strojní Katedra pružnosti a pevnosti. Úvod do MKP Napěťová analýza maticového klíče

Název: Chování cívky v obvodu, vlastní indukce, indukčnost

FSI analýza brzdového kotouče tramvaje

Mapa kontaminace půdy České republiky 137 Cs po havárii JE Černobyl

ČENES, Novotného lávka 5, Praha 1 Tel.: , fax: , cenes@csvts.cz Webová stránka:

ZÁPADOČESKÁ UNIVERZITA V PLZNI FAKULTA ELEKTROTECHNICKÁ KATEDRA ELEKTROMECHANIKY A VÝKONOVÉ ELEKTRONIKY BAKALÁŘSKÁ PRÁCE

Pavol Bukviš 1, Pavel Fiala 2

VLIV STŘÍDAVÉHO MAGNETICKÉHO POLE NA PLASTICKOU DEFORMACI OCELI ZA STUDENA.

Regulace napětí v distribuční soustavě vn a nn

Výpočtové modelování deformačně-napěťových stavů ve zdravých a patologických kyčelních kloubech

MODELOVÁNÍ MAGNETICKÝCH LOŽISEK

OHROŽENÍ PŘENOSOVÝCH SOUSTAV PŘÍRODNÍMI VLIVY THREAT OF THE ELECTRICAL TRANSMISSION SYSTEMS BY THE NATURAL

Použitím elektrické energie pro pohon kol vozidel vzniká druh dopravy nazvaný elektrická vozba.

Vítězslav Stýskala TÉMA 2. Oddíl 3. Elektrické stroje

Tvorba modelu přilby z 3D skenování

Uživatelská příručka

PROUDĚNÍ V SEPARÁTORU S CYLINDRICKOU GEOMETRIÍ

CFD SIMULACE VE VOŠTINOVÉM KANÁLU CHLADIČE

3M Elektro. Průvodce gumovými, výplňovými a speciálními páskami. Vyberte si. správnou pásku

VÝUKOVÝ MATERIÁL. Pro vzdělanější Šluknovsko. 32 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Bc. David Pietschmann.

Charakteristika matematického modelování procesu spalování dřevní hmoty v aplikaci na model ohniště krbových kamen

CFD simulace teplotně-hydraulické charakteristiky na modelu palivové tyči v oblasti distanční mřížky

10a. Měření rozptylového magnetického pole transformátoru s toroidním jádrem a jádrem EI

Numerická simulace proudění stupněm s vyrovnávacími štěrbinami

VÝPOČET DYNAMICKÝCH VLASTNOSTÍ KOLESOVÉHO RYPADLA SchRs 1320/4x30. COMPUTATION OF DYNAMIC CHARACTERISTIC OF THE BUCKET WHEEL EXCAVATOR SchRs 1320/4x30

KAPACITNÍ SNÍMAČ CLS 53 NÁVOD K OBSLUZE

PRAVIDLA PROVOZOVÁNÍ DISTRIBUČNÍCH SOUSTAV KVALITA NAPĚTÍ V DISTRIBUČNÍ SOUSTAVĚ, ZPŮSOBY JEJÍHO ZJIŠŤOVÁNÍ A HODNOCENÍ

Odrušení plošných spoj Vlastnosti plošných spoj Odpor Kapacitu Induk nost mikropáskového vedení Vlivem vzájemné induk nosti a kapacity eslechy

Analýza ustáleného teplotního pole výfukového ventilu

Simulace oteplení typového trakčního odpojovače pro různé provozní stavy

Název společnosti: Vypracováno kým: Telefon: Datum: Pozice Počet Popis 1 Unilift KP 150 AV 1. Výrobní č.: 011H1900 Ponorné odvodňovací čerpadlo

ODBORNÝ VÝCVIK VE 3. TISÍCILETÍ MEI NAVÍJENÍ CÍVEK

ČÁST V F Y Z I K Á L N Í P O L E. 18. Gravitační pole 19. Elektrostatické pole 20. Elektrický proud 21. Magnetické pole 22. Elektromagnetické pole

SIMULACE INDUKČNÍHO OHŘEVU

Otázky EMC při napájení zabezpečovacích zařízení a rozvodů železničních stanic ČD

Podniková norma PREdi MONTÁŽ VENKOVNÍ JEDNOŽILOVÉ KONCOVKY 22 KV PRO KABELY S PLASTOVOU IZOLACÍ TYPU QT II 93-EB63-2CR

Úloha č. 8 Vlastnosti optických vláken a optické senzory

ISŠT Mělník. Integrovaná střední škola technická Mělník, K učilišti 2566, Mělník Ing.František Moravec

Proudění vzduchu v chladícím kanálu ventilátoru lokomotivy

Elektrické distribuční systémy pro napájení elektrických drah.

A.C. insulation-enclosed switchgear and controlgear for rated voltages above 1 kv and including 38 kv

VOTÍN PZ, NOVÉ VEDENÍ

ISŠT Mělník. Integrovaná střední škola technická Mělník, K učilišti 2566, Mělník Ing.František Moravec

Mapy obsahu 210 Pb v humusu lesního ekosystému České republiky v roce 1995 a 2005

Projektování automatizovaných systémů

Analýza dynamické charakteristiky zkratové spouště jističe nn

Vítězslav Stýskala TÉMA 2. Oddíl 3. Elektrické stroje

NESTACIONÁRNÍ ŘEŠENÍ OCHLAZOVÁNÍ BRZDOVÉHO KOTOUČE

EGU-HV Laboratory a.s Praha 9 - Běchovice

6 NÁVRH A EXPERIMENTÁLNÍ OVĚŘENÍ ELEKTROMAGNETICKÉHO AKTUÁTORU. František MACH

15 DEGRADACE IZOLAČNÍCH SYSTÉMŮ TOČIVÝCH STROJŮ ELEKTRICKÉ STROMEČKY

Simulace mechanických soustav s magnetickými elementy

Elektrizační soustava ČR

ÚČINNÁ VNĚJŠÍ OCHRANA POMOCÍ JÍMACÍHO SYSTÉMU nimbus

Kompenzační transformátory proudu

VD ŠANCE TBD PŘI VÝSTAVBĚ DRENÁŽNÍ ŠTOLY A OBNOVĚ INJEKČNÍ CLONY

ENERGIE PRO BUDOUCNOST IX Doprava elektrické energie v souvislostech Přenosová soustava ČR a její rozvojový plán a Energetika vs.

Návrh distribučního transformátoru s amorfním magnetickým obvodem. Design of the Power Transformer with Amorphous Magnetic Circuit

Modelování parametrů metalických sdělovacích kabelů při extrémních teplotách

4. Modelování větrné elektrárny [4]

Ing. Pavel Staša, doc. Dr. Ing. Vladimír Kebo, Vladimír Strakoš V 2

pracovní list studenta Struktura a vlastnosti pevných látek Deformační křivka pevných látek, Hookův zákon

pracovní list studenta Elektromagnetické jevy Magnetické pole cívky Eva Bochníčková

VÝPOČTOVÉ MODELOVÁNÍ KONSTRUKCÍ PODKROVÍ


Elektrické přípojky ČSN

ELEKTROMOTOR. Marek Vlček. Gymnázium Botičská. Botičská 1, Praha 2

MĚŘENÍ HYSTEREZNÍ SMYČKY TRANSFORMÁTORU

GEOGRAFICKÉ INFORMAČNÍ SYSTÉMY 6

Stabilita v procesním průmyslu

Elektřina a magnetismus UF/ Základy elektřiny a magnetismu UF/PA112

Měření kinematické a dynamické viskozity kapalin

typová velikost B... pro průřezy mm2 1. VŠEOBECNĚ typová velikost C... pro průřezy mm2 1.1 Názvosloví

POŽÁRNÍ ODOLNOST DŘEVOBETONOVÉHO STROPU

Numerické řešení proudění stupněm experimentální vzduchové turbíny a budících sil na lopatky

POSTUPY SIMULACÍ SLOŽITÝCH ÚLOH AERODYNAMIKY KOLEJOVÝCH VOZIDEL

PŘESTAVITELNÁ KRUHOVÁ POTRUBNí ŠTĚRBINOVÁ VÝUSŤ EMCO TYPU RRA-V

Česká fotovoltaická konference 2008

NUMERICKÉ MODELOVÁNÍ ZDIVA. 1. Současný stav problematiky

AKUSTICKÉ VADY A PORUCHY NA STAVBÁCH

ČESKÁ TECHNICKÁ NORMA

Zefektivnění akumulace energie a zajištění stability rozvodné sítě rozšířením provozního pásma přečerpávacích vodních elektráren

Measurement of fiber diameter by laser diffraction Měření průměru vláken pomocí laserové difrakce

Elektronický zapisovač eco-graph

Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně

D Zařízení silnoproudé a slaboproudé elektrotechniky. Měřítko: Formát: P. kopií: Č. kopie: Archivní číslo: Revize:

Pozice Počet Popis Cena položky

Výpočtová studie 2D modelu stroje - Frotor

VŠB- Technická univerzita Ostrava Fakulta strojní Katedra pružnosti a pevnosti. Úvod do MKP Napěťová analýza tenzometrického snímače ve tvaru háku

speciální topné kabely

MĚŘENÍ HYSTEREZNÍ SMYČKY TRANSFORMÁTORU

HYDROGEOLOGICKÝ PRŮZKUM

Vliv úpravy břitu monolitních fréz před PVD povlakováním na jejich trvanlivost

Report termografické prohlídky

Možnosti potlačení asymetrické EMI v pásmu jednotek až desítek MHz

EVALUATION OF SPECIFIC FAILURES OF SYSTEMS THIN FILM SUBSTRATE FROM SCRATCH INDENTATION IN DETAIL

Rozvody elektrické energie v dolech a lomech

Parametrická studie změny napětí v pánevní kosti po implantaci cerkvikokapitální endoprotézy

Transkript:

Modelování magnetického pole v okolí podzemního vysokonapěťového kabelu Jarmil Mička Anotace: V článku je prezentováno měření nízkofrekvenčního elektromagnetického pole - velikost magnetické indukce emitovaná vysokonapěťovým podzemním stíněným vedením 110kV/50Hz. Zároveň je prezentován 2D-model tohoto vedení v programu ANSYS. Pro srovnání jsou uvedeny výsledky naměřených i vypočtených hodnot. Annotation: In article is presented the measurement of low frequency electromagnetic field - the magnetic induction emitted from high-voltage underground shielded lines 110kV/50Hz. Simultaneously is presented also the 2D-model of this lines by ANSYS software. The results of measurement and modelling are for comparison in the article. - 1 -

1. ÚVOD Elektromagnetická pole (EMP), která mají původ v činnosti člověka, jsou obvykle rozsáhlejší než pole, která jsou běžně přítomna v přírodě. V průběhu minulého století se expozice uměle vytvořeným EMP neustále zvyšovala a souběžně s tím rostl i objem znalostí veřejnosti o možných rizicích spojených s expozicí těmto uměle vytvořeným polím. Předmětem našeho zájmu jsou EMP velmi nízkých frekvencí, která vznikají při výrobě, distribuci a využívání elektřiny. Setkáváme se s nimi tedy v blízkosti vedení vysokého napětí (VN), elektrických kabelů apod. Vzhledem k tomu, že pro ochranu před expozicí člověka EMP jsou zpracována a přijata doporučení, je nutné v kritických oblastech řešit situace citlivěji, tedy použitím moderních technologií. 2. POPIS KABELOVÉHO VEDENÍ VN Pro modelování jsem vybral kabelové vedení Siprelec 64-110kV (viz obrázek 1 - řez kabelem), který byl v terénu též proměřen a mohou být tedy porovnány výsledky měření i modelování. Na obrázku 2 je fotografie kabelového vedení slabší dimenze, nicméně s obdobnou technologií a obdobným materiálovým složením jednotlivých vrstev. Stíněním je zde olověný plášť. Obr.1 Řez kabelem Siprelec 64-110 (123) kv celkový průměr 81 mm (popis jednotlivých vrstev od středu k okraji): Měděný vodič průřezu 630 mm 2 (průměr 30,8 mm) 1,5 mm polovodivé vrstvy, 14 mm izolace (polyethylen), 1,5 mm polovodivé vrstvy, hliníkové dráty průměru 1,7 mm, olověný plášť tl. 1,7 mm, vnější plášť tl. 3,5 mm z měkkého polyethylenu. Obr.2 Řez kabelem Fotografie skutečného kabelu. Jedná se podobný kabel v provedení pro přenos 22kV. Obr.3 Způsob uložení kabelů v zemi 1 výstražná fólie 2 betonová dlaždice 3 písek 4 3 x kabel 110 kv 5 zemnící kabel (průměr 80 mm) 6 optokabel (průměr 110 mm) 7 pískové podloží - 2 -

Na obrázku 3 je znázorněn způsob, kterým je energetická síť s touto technologií nejčastěji budována, tj. podzemní vedení; minimální hloubka uložení je 1,3m pod povrchem. 3. MĚŘENÍ EMISE Měření bylo prováděno u rozvodny JME v Medlánkách městské části Brna kabel 110kV / 50Hz a sice v 6 výškových hladinách (0, 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5m nad zemí). Měřený kabel spojuje skrze městkou zástavbu teplárnu a rozvodnu v Medlánkách v délce cca 4km. K měření byl použit analyzátor elektrických a magnetických polí EFA 300. Níže uvedené výsledky měření (viz graf1) jsou zpracovány v efektivních hodnotách, tedy v hodnotách, pro které jsou definovány hygienické normy. Graf 1) Naměřená velikost magnetické indukce pole podzemního kabelu 110 kv v závislosti na výšce a vzdálenosti od vedení. 4. MODEL KABELU Geometrie a uložení kabelů vytvořeného 2D-modelu odpovídá výše uvedeným řezům projektové dokumentace (viz obr. 1 a 3) a je třeba podotknout, že model byl zjednodušen pro jeho snadnější vytvoření. Na obrázku 4 je celý model o průměru 10m. Horní půlkruh je vzduchové okolí, spodní zem. Na obrázku je možné vidět zahuštění sítě směrem ke zdroji a pozorované (měřené) oblasti. V okolí kabelu a oblasti, kde probíhalo měření, je mapovaná síť. V pro nás méně zajímavém okolí a místech, kde nebylo možné použít mapovanou síť, je síť volná. Na obrázku 5 je vidět detail upřesňující jakým způsobem byly v modelu zjednodušeny kabely. Z důvodu možné singularity a nepřesnosti výpočtu je síť v okolí vodičů pečlivě zahuštěna. - 3 -

Obr 4) Celý model konečnoprvková síť Obr 5) Zjednodušení modelu kabelu Na obrázcích jsou materiály barevně odlišeny. Pro jednotlivé materiály byly zadány materiálové vlastnosti potřebné pro řešení magnetického pole. U vodičů byla definována magnetická permeabilita a elektrická vodivost. Elektrická vodivost stejně jako definice stupně volnosti AZ VOLT je zde nutná pro výpočet ztrát vířivými proudy. U vzduchového okolí a zemského povrchu stačilo definovat jen magnetickou permeabilitu. Jednotlivými vodiči protéká proud 170 A s fázovým posuvem 120. - 4 -

5. VÝSLEDKY VÝPOČTU V modelu byl použit typ elementu 53 a byla provedena střídavá magnetická analýza. ANSYS počítá metodou konečných prvků pouze magnetický potenciál nebo tok. Vzhledem k tomu, že se jedná o střídavou analýzu pro počítanou frekvenci 50 Hz, počítá ANSYS zvlášť reálnou a imaginární složku celkové komplexní veličiny. Na obrázku 6 je zobrazen detail reálné složky výpočtu magnetického potenciálu oblasti uložení kabelů. Obr 6) Zobrazení detailu reálná složka magnetického potenciálu Graf 2) Vypočtená velikost magnetické indukce v závislosti na výšce a vzdálenosti od zdroje mg.pole. - 5 -

Vypočtené hodnoty magnetické indukce v cestách odpovídajících měřeným výškám byly v ANSYSU uloženy do vektorů, vyexportovány do textového souboru a zpracovány v Excelu. Průběhy celkové magnetické indukce v jednotlivých výškách jsou zobrazeny v grafu 2 (pozn.: pro jednodušší rozlišení hladin - v odstínech šedi - lze v tomto případě zobecnit, že nižší hladina odpovídá vyšší magnetické indukci). Z hodnot v grafech jsou patrné rozdílné výsledky výpočtu a měření. Záměrně bylo modelováno vedení, které bylo dříve proměřeno, aby bylo možné tyto výsledky porovnat. Model je v této fázi dále laděn a současnou snahou je rozdělit faktory projevující se v něm na faktory se zásadním vlivem a vlivem zanedbatelným. Rozdíl mezi naměřenými daty a numerickým výpočtem modelu může být způsoben vzdáleností infinitního prvku, zanedbáním některých parametrů reálného prostředí, zjednodušením modelu (doposud například nebylo uvažováno zemnění stínění). - 6 -