ωργόπουλος 1, Δ. Τσανάκας 2, Α. Τζινευράκης 3, Ε. Μίμος 3 νση Νέων Έργων Μεταφοράς / ΔΕΗ Α.Ε.

Transcript

1 ωργόπουλος 1, Δ. Τσανάκας 2, Α. Τζινευράκης 3, Ε. Μίμος 3 νση Νέων Έργων Μεταφοράς / ΔΕΗ Α.Ε.

2 νεργασίααυτή, εξετάζονται: Το μαγνητικό πεδίο φασικών διατάξεων δύο τριφασικών κυκλωμάτων υπογείων μονοπολικών καλωδίων 150kV και 400kV διατεταγμένα σε επίπεδη και τριγωνική διάταξη. Πραγματοποιείται επίσης παραμετρική διερεύνηση του μαγνητικού πεδίου ως συνάρτηση της απόστασης από τον άξονα των δύο κυκλωμάτων, αλλά και ως συνάρτηση της απόστασης μεταξύ των μονοπολικών καλωδίων. Επίσης εξετάζεται το μαγνητικό πεδίο ως συνάρτηση του βάθους εγκατάστασης των καλωδίων για την περίπτωση των 400kV. Στα δύο τριφασικά καλωδιακά κυκλώματα μπορεί να αναπτυχθούν 36 φασικές διατάξεις, οι οποίες μπορούν να ομαδοποιηθούν σε 6 ομάδες. Σε κάθε ομάδα, οι φασικές διατάξεις παράγουν το ίδιο μαγνητικό πεδίο. Τέλος να σημειωθεί ότι τα υπόγεια καλώδια λόγω της μονώσεώς τους, δεν παρουσιάζουν ηλεκτρικό παρά μόνο μαγνητικό πεδίο.

3 α τελευταία χρόνια τόσο το ηλεκτρικό πεδίο όσο και το μαγνητικό, εξετάζονται ως εριβαλλοντικοί παράγοντες. Η Διεθνής Επιτροπή Προστασίας έναντι μη Ιονίζουσας Ακτινοβολίας, ε συνεργασία με την Περιβαλλοντική Διεύθυνση του Παγκοσμίου Οργανισμού Υγείας, καθόρισε ρια ασφάλειας για το ηλεκτρικό και μαγνητικό πεδίο. Τα όρια αυτά, για συχνότητα 50Hz είναι τα κόλουθα: α όρια αυτά υιοθέτησε και η Ευρωπαϊκή Ένωση με σχετική σύστασή της (στις ) και έχουν υμπεριληφθεί στο νομοθετικό πλαίσιο πολλών χωρών μεταξύ των οποίων και σε αυτό της λλάδας μέσω Κοινής Υπουργικής Απόφασης (ΦΕΚ 512Β/ ). ΗΔΕΗκαιενπροκειμένουη ενική Διεύθυνση Μεταφοράς όντως ευαισθητοποιημένη στα θέματα υγείας και ασφάλειας του οινού, μεριμνά μ ώστε να τηρεί με σχολαστικότητα τα παραπάνω όρια κατά την κατασκευή και ειτουργία των εγκαταστάσεών της, εξασφαλίζοντας όχι μόνο τα όρια αλλά τα μεγαλύτερα δυνατά ρια και κατ επέκταση μεγαλύτερα περιθώρια ασφαλείας.

4 α ηλεκτρομαγνητικά πεδία ανεξαρτήτως συχνότητας περιγράφονται από τις ξισώσεις του Maxwell. Στις εξισώσεις αυτές τα ηλεκτρικά και τα μαγνητικά πεδία είναι λληλένδετα. Στις πολύ χαμηλές όμως συχνότητες, όπως είναι η συχνότητα των 50Hz συχνότητα λειτουργίας των δικτύων ηλεκτρικής ενέργειας και των συσκευών και ηχανών οικιακής και βιομηχανικής χρήσεως), δεν υπάρχει πρακτικά ζεύξη μεταξύ των ύο αυτών πεδίων και δεν υπάρχει ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Το μήκος κύματος ια τη συχνότητα των 50Hz ανέρχεται σε km. Υπάρχουν συνεπώς δύο πρακτικά νεξάρτητα πεδία, το ηλεκτρικό πεδίο, το οποίο προκαλείται από τις τάσεις των αγωγών και το μαγνητικό πεδίο το οποίο προκαλείται από τις εντάσεις των αγωγών. ο χαρακτηριστικό μέγεθος του ηλεκτρικού πεδίου είναι η ένταση του, η οποία ετράται σε V/m (Volt ανά μέτρο) ήσεkv/m (1kV/m = 1000V/m). οχαρακτηριστικόμέγεθοςτουμαγνητικούπεδίουείναιημαγνητικήεπαγωγήβμε ονάδα μετρήσεως το Τ (Tesla) ή το G (Gauss), 1G =10 4 Τ.. υνήθως χρησιμοποιούνται τα υποπολλαπλάσια τους, δηλαδή: μt=10 6 Τκαι1mG= 10 3 G, όπου:1μτ=10mg. ια τις ανάγκες της παρούσας εργασίας, η μαγνητική επαγωγή Β υπολογίσθηκε εωρώντας ότι τα καλώδια έχουν άπειρο μήκος και ότι οι μεταλλικοί τους μανδύες ίναι γειωμένοι (cross bonding).

5 ασικές διατάξεις δύο καλωδιακών κυκλωμάτων 150kV με α μονοπολικά καλώδια σε επίπεδη διάταξη

6 υπολογισμός της μαγνητικής επαγωγής πραγματοποιήθηκε για 36 διαφορετικές ασικές διατάξεις για βάθος εγκατάστασης (h) 1.65m, για ρεύμα 770A ανά τριφασικό ύκλωμα καιγια b=20cm και c=50cm. ι 36 δυνατές διατάξεις των φάσεων των μονοπολικών καλωδίων των δύο τριφασικών υκλωμάτων, δεικνύονται στον πίνακα Ι. Πίνακας Ι: Δυνατές διατάξεις φάσεων για επίπεδη διάταξη ι 6 διατάξεις κάθε γραμμής του πίνακα Ι, π.χ. από Ια έως Ιc προκαλούν την ίδια αγνητική επαγωγή ενώ οι διατάξεις των διαφορετικών γραμμών, προκαλούν ιαφορετικά μαγνητικά πεδία, με εξαίρεση τις γραμμές IV και V που προκαλούν το ίδιο αγνητικό πεδίο. Προκύπτουν έτσι 5 ανεξάρτητες ομάδες διατάξεων. Οπεριορισμός

7 ε βάση τις φασικές διατάξεις του πίνακα Ι και τα παραπάνω αναφερόμενα εωμετρικά στοιχεία της εγκατάστασης, υπολογίσθηκαν οι μέγιστες μαγνητικές παγωγές και οι οποίες δεικνύονται στον πίνακα ΙΙ. Πίνακας ΙΙ. Μαγνητικές επαγωγές για επίπεδη διάταξη.

8 το σχήμα 2 δίδεται η μαγνητική επαγωγή Β σε ύψος h=1m από το έδαφος και ως υνάρτηση της απόστασης x από τον άξονα των δύο τριφασικών κυκλωμάτων για τις ξι (6) ομάδες φασικών διατάξεων για απόσταση μεταξύ των δύο κυκλωμάτων =50cm, για απόσταση μεταξύ των μονοπολικών καλωδίων b=20cm, για Ι=770Α ανά ριφασικό κύκλωμα και για βάθος 1,65m.

9

10 υπολογισμός της μαγνητικής επαγωγής Β, πραγματοποιήθηκε για τις 36 δυνατές ιαφορετικές φασικές διατάξεις, για βάθος εγκατάστασης h=1,65m, για μέγιστο εύμα 770Α ανά τριφασικό κύκλωμα και για απόσταση μεταξύ μονοπολικών καλωδίων =10cm και 20cm και απόσταση μεταξύ των δύο (2) τριφασικών κυκλωμάτων α=50cm. Πίνακας ΙΙΙ. Δυνατές διατάξεις φάσεων και μαγνητική επαγωγή για τριγωνική διάταξη

11 4. Μαγνητική επαγωγή Β σε ύψος h=1m από το έδαφος ως συνάρτηση της απόστασης x από τον άξονα της διάταξης για τις 6 ομάδες των φασικών διατάξεων και για βάθος 1,65m. Τριγωνική διάταξη. πίσης στο σχήμα 4 κατωτέρω, δίδεται η μαγνητική επαγωγή Β στο ύψος h=1m από το έδαφος ως υνάρτηση της απόστασης x από τον άξονα των δύο τριφασικών κυκλωμάτων για τις έξι (6) ομάδες ασικών διατάξεων, για απόσταση μεταξύ των δύο (2) κυκλωμάτων α=50cm, για απόσταση εταξύ των μονοπολικών καλωδίων b=10cm και 20cm και για Ι=770Α ανά τριφασικό κύκλωμα.

12

13 υπολογισμός της μαγνητικής επαγωγής, γής, πραγματοποιήθηκε για τις 36 δυνατές ασικές διατάξεις, για βάθος h=1,90m, για Ι=1443Αανάκύκλωμα, για απόσταση εταξύ των μονοπολικών καλωδίων 40cm και για απόσταση μεταξύ των δύο υκλωμάτων 120cm. Τα αποτελέσματα δεικνύονται στον πίνακα IV. κας ΙV. Δυνατές διατάξεις των φάσεων και μαγνητική επαγωγή Β σε ύψος 1m για επίπεδη διάταξη.

14 Σχήμα 6. Η μαγνητική επαγωγή Β σε ύψος h=1m απότοέδαφοςωςσυνάρτησητηςαπόστασηςx από τον άξονα της διάταξης για τις 6 ομάδες φασικών διατάξεων και για βάθος εγκατάστασης d=190cm.

15 α 7. Η μαγνητική επαγωγή Β σε ύψος h=1m από το έδαφος ως συνάρτηση της απόστασης x από τον α των βέλτιστων διατάξεων (ομάδα VI του πίνακα IV) και με παράμετρο το βάθος εγκατάστασης d.

16

17 Πίνακας V. Δυνατές διατάξεις των φάσεων και μαγνητική επαγωγή Β σε ύψος 1m. υπολογισμός της μαγνητικής επαγωγής, γής, πραγματοποιήθηκε για τις 36 δυνατές ασικές διατάξεις, για βάθος h=190cm, για Ι=1443Αανάκύκλωμα, για απόσταση εταξύ των δύο κυκλωμάτων 130cm και με τα μονοπολικά καλώδια σε επαφή εταξύ τους. Τα αποτελέσματα δεικνύονται στον πίνακα V.

18 Η μαγνητική επαγωγή Β σε ύψος h=1m από το έδαφος ως συνάρτηση της απόστασης x από τον

19 ΗμαγνητικήεπαγωγήB σε ύψος 1m από το έδαφος ως συνάρτηση της απόστασης x από τον

20 ο μαγνητικό πεδίο των υπόγειων καλωδίων τόσο στα 150kV όσο και στο 400kV σε κάθε ερίπτωση είναι από μερικές έως αρκετές φορές μικρότερο των θεσπισμένων ορίων. διάταξη των φάσεων επηρεάζει σημαντικά το μαγνητικό πεδίο των καλωδίων. Επομένως η ρήση της βέλτιστης φασικής διάταξης μειώνει σημαντικά το μαγνητικό πεδίο. τριγωνική διάταξη των μονοπολικών καλωδίων προκαλεί σχετικά μικρότερο μαγνητικό πεδίο ναντι της επιπέδου διατάξεως. Επίσηςηαύξησητηςαπόστασηςμεταξύτωνφάσεωνείτε υρίσκονται σε επίπεδη ή τριγωνική διάταξη αυξάνει το μαγνητικό πεδίο ενώ αντίθετα το αγνητικό πεδίομειώνεται καθώςαυξάνει το βάθος εγκατάστασης των καλωδίων. ΔΕΗ και ειδικότερα η Γενική Διεύθυνση Μεταφοράς και η Διεύθυνση Νέων Έργων εταφοράς εξετάζει πάντα όλες τις δυνατές λύσεις με στόχο πάντα την ελαχιστοποίηση του αγνητικού πεδίου. υμπερασματικά η πρακτική που ακολουθείται είναι να χρησιμοποιείται πάντα η βέλτιστη υμπερασματικά, η πρακτική που ακολουθείται είναι να χρησιμοποιείται πάντα η βέλτιστη ιάταξητωνφάσεωνκαιεάνοισυνθήκεςόδευσηςτοεπιτρέπουν(π.χ. μικρές καμπυλότητες) α χρησιμοποιείται η τριγωνική διάταξη σε συνδυασμό με την κατάλληλη απόσταση μεταξύ

21 CNIRP Guidelines International Committee for Non Ionizing Radiation rotection, Guidelines for limiting exposure to time varying electric, magnetic ields (up to 300GHz), Health Physics, vol. 74, no. 4, pp , Apr 1998 uropean Union Council, Recommendation of 12 July 1999 on the limitation of xposure of the general public to electromagnetic fields (0 Hz 300 GHz) 1999/519/EC) IRGRE, Technical Brochure No 104, Magnetic field in HV cable systems. ystems without ferromagnetic component Joint Task Force 36.01/21, June 990. Tsanakas, D. Tsalemis, D. Agoris, J Voyiatzakis, Optimum arrangements of he phase conductors of overhead transmission lines for the magnetic field inimization i i CIGRE Rep , Paris, France Filippopoulos and D. Tsanakas Analytical calculation of the magnetic field roduced by electric power lines IEEE Trans. Power Delivery, vol 20, no. 2, pp , Apr TSO : ETSO Position on use of underground cables to develop European 00kV networks, January 20 03