Довбыш В.Н. - Электромагнитная безопасность элементов энергетических систем - 2009
.pdf
165.Сподобаев Ю.М. Методы прогнозирования и картографирования электромагнитных полей технических средств телекоммуникаций в окружающей среде (на рус. и англ. яз.).// Материалы Международного совещания «Электромагнитные поля. Биологическое действие и гигиеническое нормирование», Женева, 1999. – С.22-25.
166.Сподобаев Ю.М. Проблемы электромагнитной экологии.// Элек-
тросвязь, № 3, 1992. – С.8-9.
167.Сподобаев Ю.М. Методики расчёта ближних полей в диапазонах ОНЧ, НЧ, СЧ, ВЧ, ОВЧ, УВЧ. // Отчёт Куйбыш. Электротехнического института связи, научный руководитель Шередько Е.Ю. – 4/83, № ГР
0183.0067225, инв. № 0284.0054708, Куйбышев , 1983. – 163 с.
168.Сподобаев Ю.М., Кубанов В.П. Основы электромагнитной экологии. – М.: Радио и связь, 2000. – 239 с.
169.Стрэттон Дж. А. Теория электромагнетизма. – М., Л.: Гостехиз-
дат, 1948. – 540 с.
170.Суворов Г.А., Пальцев Ю.П., Хунданов Л.Л. и др. Неионизирующие электромагнитные излучения и поля (экологические и гигиенические аспекты). / Под общей ред. Н.Ф. Измерова. – М.: Изд-во «Вооружение. Политика. Конверсия», 1998. – 110 с.
171.Тихонов А.Н., Арсенин В.Я. Методы решения некорректных задач. Изд. 3-е, исправленное. – М.: Наука,1986. – 288 с.
172.Тихонов А.Н., Гончарский А.В., Степанов В.В., Ягола А.Г. Численные методы решения некорректных задач. – М.: Наука, 1990. – 232 с.
173.Тозони О.В. Метод вторичных источников в электротехнике. М.:
Энергия, 1975. – 295 с.
174.Трифонова Т.А., и др. Прикладная экология.– М.: Традиция, 2005.–384 с.
175.Федоров Н.Н. Основы электродинамики. – М.: В/ш, 1965.–328 с.
176.Холодов Ю.А. Шестой незримый океан. Очерки по электромагнитной биологии. – М.: Знание, 1978. – 112 с.
177.Цырлин Л.Э. Избранные задачи расчета электрических и магнитных полей. – М.: Советское радио, 1977. – 313 с.
178.Юдин В.В. Разработка и программная реализация эффективных численных методов электродинамического анализа антенн диапазона ОВЧ. // Дисс. на соиск. уч. ст. к.т.н., Самара, 1995. – 250 с.
179.Abou-Seada M. S., Nasser E. Digital Computer Calculation of the Electric Potential of a Rod Gap. - Proc. IEEE, 1968, vol. 56, № 5. – P.813-820.
180.Antenna Modeling Program – Engineering Manual, MB A ssociates Report No. MB-R-74/62, 1994. – 85 p.
181.Antenna Modeling Program – Supplementary Computer P rogram Manual (AMP2), MBAssociates Report No. MB-R-75/4, 1975. – 72 p.
182.Bulgakov N.G. Determination analysis as a method for diagnostics of ecosystem condition. // Environmetrics. 2003. – P.1 22-135.
191
183.Calow P. Ecological risk assessment: Risk for what? How do we decide? // Ecotoxicol. and Environ. Safety. 1998. – P.15-18.
184.Comparative Study of three Methods for Computing Electric Fields / Beasley B. A., Pickles J. H., D'Amico G. et. al. – Proc. IEE, 1979, vol. 126, №1. – P.126-134.
185.David O. Carpenter. Sinerik Ayrapetyan «Biological Effects of Electric and Magnetic Fields» Academic press, 1994. – 369 p.
186.Electromagnetic Fields (300 Hz to 300 GHz). Environmental health criteria; 137, Geneva: WHO, 1993. – P.290.
187.Handbook of Biological Effects of Electromagnetic Fields edited by Charles Polk, Elliot Postow. – New York, London, Tokyo: CRC Press, 1996. – 618 p.
188.Hannon B. Ecosystem flow analysis //Can. Bull. Fish. Aq. Sc. 1985.- P.97-118.
189.Harrington R.F. Field Computation by Moment Method. Macmillan, New York, 1968. – 150 p.
190.Hoorfar A., Jamnejad V. Electromagnetic Modeling and Analysis of Wireless Communication Antennas.// IEEE Microwave Magazine. Mar. 2003/ – P.51–67.
191.Numerical Electromagnetic Code (NEC-1) Part I: NEC Program Description Theory, Lawrence Livermore Laboratory, 1977. – 85 p.
192.Lytle R.J., Lager D.L. Numerical Evaluation of Sommerfeld Integrals, UCRL-51688, Lawrence Livermore Laboratory, CA, October 23, 1974. – 170 p.
193.Maximov V.N., Bulgakov N.G., Levich A.P. Quantitative methods of ecological control: Diagnostics, standardization, and prediction // Environmental indices: Systems Analysis Approach. London: EOLSS Publishers, 1999. – 363 p.
194.Poggio A.J. and Miller E.K. Integral Equation Solutions of ThreeDimensional Scattering Problems, Chapt. IV in Computer Techniques for Electromagnetics, edited by R.Mittra, Pergamon Press, New York, 1973. – P.125 – 132.
195.Poggio A.J. and Adams R.W. Approximations for Terms Related to the Kernel in Thin-Wire Integral Equation, UCRL-51985, Lawrence Livermore Laboratory, CA, December 19, 1975. – 52 p.
196.Shannon, C.E., Weaver W. The Mathematical Theory of Communication. Urbana, Illinois: Univ. of Illinois Press, 1949 – 350 p.
197.Silvester P., Chari M. Finite element solution of saturate magnetic field problems. IEEE Trans. Power Appar. Syst., 1970, vol. 89, #7. – p. 1642 – 1651.
198.Thide B. Electromagnetic Field Theory. Swedish Institute of Space Physics; Department of Astronomy and Space Physics Uppsala University, Sweden; School of Mathematics and Systems Engineering Vaxjo University, Sweden. 2002.–191 p.
199.Urban ecology/ / edited: J. Breuste, H. Feldmann, O. Uhlmann. – Berlin et al.: Springer, 1998. – XVIII. – 714 p.
200.William Ralpf Bennett, jr. Health and Low-Frequency Electromagnetic Fields. Yale University, 1994. – 18 5 p.
192
|
СОДЕРЖАНИЕ |
|
Предисловие …………………………………………………………….. |
|
5 |
Foreword ……………………………………………………………… |
… |
7 |
Введение …………………………………………………………… |
…… |
9 |
Раздел 1. Электродинамические модели распределительных эле- 28
ментов региональной энергетической инфраструктуры ......................
1.1. Классификация технических средств систем энергоснабже- |
28 |
ния с точки зрения пространственной локализации и характеристик |
|
создаваемых электромагнитных полей ………………………………... |
|
1.2. Электродинамическое моделирование воздушных линий |
32 |
электропередач …………………………………………………………... |
|
1.2.1. Выбор и обоснование подходов к электродинамическому |
32 |
моделированию ………………………………………………………….. |
|
1.2.2.Вывод выражений для компонент векторов электрического 35
имагнитного полей ……………………………………………………...
1.2.3. Учет разветвленного характера воздушных линий ………... |
39 |
1.2.4. Расчет уровней электромагнитных полей высоковольтных |
42 |
линий электропередач …………………………………………………... |
|
1.2.5. Расчет высокочастотных полей высоковольтных линий …. |
48 |
1.3. Электродинамическое моделирование подземных линий |
53 |
электропередач …………………………………………………………... |
|
1.3.1. Анализ поля частично экранированной многопроводной |
53 |
линии при помощи метода конечных элементов ……………………... |
|
1.3.2. Моделирование линий электропередач и оценка коррект- |
56 |
ности конечноэлементных моделей ……………………………………. |
|
1.3.3. Расчет уровней электромагнитных полей заземленной под- |
59 |
земной линии электропередач ………………………………………….. |
|
1.4. Анализ электромагнитных полей силовых распределитель- |
65 |
ных пунктов системы энергоснабжения ……………………………….. |
|
1.4.1. Моделирование силовых распределительных пунктов рас- |
65 |
четно-экспериментальным методом …………………………………… |
|
1.4.2. Выражения для компонент векторов электромагнитного |
66 |
поля расчетно-экспериментальной модели ……………………………. |
|
1.4.3. Расчет уровней электромагнитных полей силового распре- |
67 |
делительного пункта ……………………………………………………. |
|
Раздел 2. Электродинамические модели силовых трансформатор- 70
ных подстанций ………………………………………………………………….
2.1. Моделирование силового электрооборудования с учетом ус- |
70 |
ловий размещения при помощи метода конечных элементов ……….. |
|
2.1.1. Исходные уравнения и формулировка соответствующих |
70 |
193
краевых задач ……………………………………………………………. |
|
|
2.1.2. Выбор и обоснование вида аппроксимирующего элемента |
75 |
|
и порядка интерполяционного полинома ……………………………… |
|
|
2.2. Построение модели трансформатора и трансформаторной |
77 |
|
подстанции ………………………………………………………………. |
|
|
2.3. Вывод выражений для коэффициентов интерполяционных |
82 |
|
полиномов методом Галеркина ………………………………………… |
|
|
2.4. Вывод выражения для баланса энергий и оценка точности |
83 |
|
вычислений ………………………………………………………………. |
|
|
2.5. Учет особенностей структуры матричного уравнения, воз- |
84 |
|
никающего в методе конечных элементов …………………………….. |
|
|
2.6. Расчет уровней электромагнитных полей встроенной транс- |
86 |
|
форматорной подстанции …………………… |
…………………………. |
|
2.7. Расчет высокочастотных полей силовых трансформаторов ... |
94 |
|
2.7.1. Общие замечания …………………………………………….. |
|
94 |
2.7.2. Применение метода ИУ к электродинамическому модели- |
98 |
|
рованию силовых трансформаторов …………………………………… |
|
|
2.7.3. Численное решение интегрального уравнения …………….. |
103 |
|
2.7.4. Результаты расчета характеристик излучения высоко- |
108 |
|
вольтного силового трансформатора …………………………………... |
|
|
РАЗДЕЛ 3. Электродинамическое моделирование цепей питания |
110 |
|
электротранспорта ……………………………………………………………. |
|
|
3.1. Варианты технических решений и конструктивного испол- |
110 |
|
нения энергоснабжения электротранспорта …………………………... |
|
|
3.2. Учет объемных проводящих тел, присутствующих в непо- |
115 |
|
средственной близости токоведущих частей. Учет вторичных вихре- |
|
|
токовых полей …… ……………………………………………………… |
|
|
3.3. Расчет уровней электромагнитных полей электротранспорта |
117 |
|
3.3.1.Электромагнитные поля системы питания троллейбуса ….. 117
3.3.2.Электромагнитные поля системы питания трамвая ……….. 122
3.3.3.Электромагнитные поля системы питания метрополитена . 122
РАЗДЕЛ 4. Экспериментальные исследования электромагнитных 132 полей энергетической инфраструктуры региона ………………………..
4.1. Методика проведения эксперимента и обработки результатов |
132 |
4.2. Результаты экспериментальных исследований электромаг- |
134 |
нитных полей высоковольтных ЛЭП ………………………………….. |
|
4.3. Результаты экспериментальных исследований электромаг- |
141 |
нитных полей трансформаторной подстанции ……………………… |
|
РАЗДЕЛ 5. Систематизация подходов к контролю природной среды 144
по фактору электромагнитного излучения объектов энергетиче- |
|
ских систем ………………………………………………………………………. |
|
5.1. Алгоритм комплексного анализа электромагнитной об- |
144 |
194 |
|
становки ………………………………………………………………... |
|
5.2. Применение геоинформационных технологий к представле- |
153 |
нию результатов электромагнитного мониторинга …………………... |
|
5.3. Результаты электромагнитного мониторинга энергетической |
156 |
системы города Самара и Самарской области ………………………… |
|
Заключение ………………………………………………………………………… |
163 |
Приложение 1 |
167 |
Функции формы и преобразования координат в методе конеч- |
|
ных элементов …………………………………………………………… |
|
Приложение 2 |
171 |
Некоторые интегралы, использованные в разделе 2 ……………... |
|
Приложение 3 |
173 |
Типовые опоры высоковольтных линий электропередач ……….. |
|
Приложение 4 |
178 |
Коэффициенты разложения токовой функции при численном |
|
решении интегрального уравнения …………………………………….. |
|
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ……………………………………………………… |
181 |
195
CONTENT |
|
|
|
Preface …………………………………………………………………… |
|
|
5 |
Foreword ……...………………………………………………………… |
|
|
7 |
Introduction ………………………………………………… |
………… |
... |
9 |
Chapter 1. Electromagnetic fields of distributive elements of a regional |
28 |
||
power infrastructure .......................................................................................... |
|
||
1.1. Classification of power supply systems equipments from the |
28 |
||
point of view of spatial locating and characteristics of created electro- |
|
||
magnetic fields ………………………………....................... |
..................... |
|
|
1.2. Electrodynamics modeling of air located power lines …….......... |
|
32 |
|
1.2.1. Choice and substantiation of approaches to electrodynamic |
|
32 |
|
modeling ………………………………………………………… |
……….. |
|
|
1.2.2. Conclusion of expressions for a component of vectors electric |
35 |
||
and magnetic field ……………………………………………………....... |
|
|
|
1.2.3. The account of the branched out character of air-lines ……...... |
|
39 |
|
1.2.4. Calculations of electromagnetic field of air-crossed power lines |
42 |
||
1.2.5. Calculations of high-frequency electromagnetic field of air- |
|
48 |
|
crossed power lines ………………………………………………………... |
|
|
|
1.3. Electrodynamics modeling of under-ground located power lines |
53 |
||
1.3.1. The analysis of electromagnetic fields of partially screened |
|
53 |
|
multiwire line by means of a finite elements method …………………...... |
|
|
|
1.3.2. Modeling of electric power lines and correctness estimation of |
56 |
||
finite element models …………………………………… |
………………... |
|
|
1.3.3. Calculation of levels of electromagnetic fields of the earthed |
59 |
||
underground electric power line ………………………………………….. |
|
|
|
1.4. The analysis of electromagnetic fields of power distributive |
|
65 |
|
points of system of power supply ……………………………… |
………… |
|
|
1.4.1. Modelling of power distributive points by a settlement- |
|
65 |
|
experimental method ……………………………………………………... |
|
|
|
1.4.2. Expressions for a component of vectors of an electromagnetic |
66 |
||
field of settlement-experimental model …………………………… |
……... |
|
|
1.4.3. Calculation of levels of electromagnetic fields of power distri- |
67 |
||
butive point …………………………………………………… |
……….. |
|
|
Chapter 2. Electromagnetic fields of power transformer substations …… |
|
70 |
|
2.1. Modeling of a power electric equipment taking into account |
|
70 |
|
conditions of placing by means of a of finite elements method ……… |
….. |
|
|
2.1.1. The initial equations and the formulation of corresponding |
|
70 |
|
boundary problems ………………………………………………………. |
|
|
|
2.1.2. Choice and substantiation of a kind of an approximating ele- |
75 |
||
ment and order of an interpolation polynom ………………… |
………….. |
|
|
196 |
|
|
|
2.2. Construction of model of the transformer and transformer subs- |
77 |
|||
tation ……………………………………………………………………... |
|
|
|
|
2.3. Conclusion of expressions for interpolation polynoms coeffi- |
|
82 |
||
cients by Galerkin method ………………………………………………... |
|
|
|
|
2.4. Conclusion of expression for balance of energy and an estima- |
|
83 |
||
tion of accuracy of calculations ………………………………………….. |
|
. |
|
|
2.5. The account of features of structure of the matrix equation aris- |
84 |
|||
ing in a of finite elements method …………………………… |
…………... |
|
|
|
2.6. The account of features of structure of the matrix equation aris- |
86 |
|||
ing in a of finite elements method ………………………………………. |
|
.. |
|
|
2.7. Calculation of high-frequency fields of power transformers ........ |
94 |
|||
2.7.1. The general remarks …………………………………………... |
|
|
94 |
|
2.7.2. Application of integral equation method to electrodynamic |
|
98 |
||
modelling of power transformers …………………………………………. |
|
|
|
|
2.7.3. The numerical decision of the integrated equation ……………. |
|
103 |
||
2.7.4. Results of calculation of characteristics of radiation of highly- |
108 |
|||
voltage power transformer …………………………………........... |
........... |
|
||
Chapter 3. Electromagnetic fields of feed circuits of electrotransport …… |
... |
110 |
||
3.1. Variants of technical decisions and design of power supply of |
|
110 |
||
electrotransport …………………………........................ |
............................ |
|
||
3.2. The account of the volume conducting bodies which are present |
115 |
|||
in immediate proximity of current carrying parts. The account of second- |
|
|||
ary vortical current fields ………… |
……………………………….. |
|
|
|
3.3. Calculation of levels of electromagnetic fields of electrotransport |
117 |
|||
3.3.1. Electromagnetic fields of the power supply system of a trolley bus |
117 |
|||
3.3.2. Electromagnetic fields of the power supply system of a tram .... |
122 |
|||
3.3.3. Electromagnetic fields of the power supply system of underground |
122 |
|||
Chapter 4. Experimental researches of electromagnetic fields of a power |
132 |
|||
infrastructure of region ……………………… |
……………………………. |
|
|
|
4.1. Technique of carrying out of experiment and processing of results |
132 |
|||
4.2. Results of experimental researches of electromagnetic fields of |
|
134 |
||
high-voltage power line ………………………………… |
|
………………... |
|
|
4.2. Results of experimental researches of electromagnetic fields of |
|
141 |
||
transformer substation ……………………………………………………. |
|
|
|
|
Chapter 5. Ordering of approaches to the environment control under the |
144 |
|||
factor of electromagnetic radiation of objects of power systems ………… |
|
|
||
5.1. Algorithm of the complex analysis of electromagnetic conditions |
144 |
|||
5.2. Application of geoinformation technologies to representation of |
153 |
|||
results of electromagnetic monitoring …………………...... |
....................... |
|
||
5.3. Results of electromagnetic monitoring of a power system of the |
156 |
|||
city of Samara and the Samara region …………………………………… |
|
. |
|
|
The conclusion ……………………………………………………………... |
|
|
|
163 |
197
Appendix 1 |
167 |
Form functions and transformation of coordinates in a finite elements |
|
method ……………………………………………………………………. |
|
Appendix 2 |
171 |
Some integrals used in chapter 2 ……………............. |
......................... |
Appendix 3 |
173 |
Typical support of high-voltage electric power lines ………………... |
|
Appendix 4 |
178 |
Decomposition coefficients of current functions at the numerical de- |
|
cision of the integrated equation …………………………………… |
…….. |
LITERATURE …………………………………………………………….. |
. 181 |
Научное издание
Довбыш Владимир Николаевич Маслов Михаил Юрьевич Сподобаев Юрий Михайлович
Электромагнитная безопасность элементов энергетических систем
Монография
Подписано в печать 26.01.09 Формат 60 х 84 1/16 Печать оперативная. Бумага офсетная. Уч.-изд. л. 13,30 Усл. печ. л. 12,35. Тираж 500 экз. Заказ № 14626
Отпечатано в типографии ООО ‘‘ ИПК ‘‘ Содружество’’ 443030 Самара, ул. Чернореченская, 33.
Тел.: (846) 336-13-22, 267-58-73.
198