Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ нормируемых значений параметров электромагнитного поля электроустановок железнодорожного транспорта 10
1.1. Источники электромагнитного поля 10
1.2. Методы парного сравнения и ранговой корреляции оценки факторов опасной среды 15
1.3. Нормирование параметров электромагнитного поля на электрифицированных участках железнодорожного транспорта 28
1.4. Влияние электромагнитных полей переменного тока промышленной частоты на организм человека 47
2. Параметры электромагнитных связей и полей элементов систем тягового электроснабжения 56
2.1. Индуктивность контура провод-земля и взаимоиндуктивность меду контурами 56
2.2. Собственные и взаимные потенциальные коэффициенты проводов тяговой сети на участках со сложной конструкцией земляного полотна 61
2.3. Экспериментальная оценка электромагнитного поля тяговых сетей 66
3. Системы тягового электроснабжения переменного тока с повышенным напряжением в контактной сети и на электроподвижном составе 75
3.1, Мировой опыт создания в эксплуатации нетрадиционных систем электрической тяги повышенного напряжения 75
3.2. Энергетическая эффективность повышения напряжения в контактной сети переменного тока выше уровня 25 кВ 80
3.3. Конструктивные решения по выполнению контактной сети на напряжение 50-100 кВ 84
3.4. Оценка возможности использования нетрадиционных систем тягового электроснабжения с точки зрения электромагнитной безопасности 90
3.5. Технико-экономическое сравнение в укрупненных показателях рассматриваемых вариантов нетрадиционных систем электрической тяги повышенного напряжения 104
4. Технические средства и организационные мероприятия по снижению уровня электромагнитного излучения на рабочих местах 109
4.1. Выявление опасных режимов в зоне электромагнитного влияния многопроводных тяговых сетей (базовая) переменного тока с точки зрения электробезопасности 109
4.2. Индивидуальный экранирующий костюм Эп-4(л), его характеристики и комплектность 112
4.3. Расчет электромагнитного влияния, обусловленного прохождением по тяговой сети переменного тока и наличием переменного напряжения промышленной частоты. Расчет токов, проходящих через тело человека в разных режимах 116
4.4. .Испытания на нагрузочную способность образцов ткани для экранирующего комплекта Эп-4(л) 132
5. Технико-экономическая эффективность применения нетрадиционных систем электрической тяги 142
Основные результаты и выводы по работе 150
Список использованной литературы 152
Приложение 1 162
Приложение 2 164
- Методы парного сравнения и ранговой корреляции оценки факторов опасной среды
- Собственные и взаимные потенциальные коэффициенты проводов тяговой сети на участках со сложной конструкцией земляного полотна
- Энергетическая эффективность повышения напряжения в контактной сети переменного тока выше уровня 25 кВ
- Индивидуальный экранирующий костюм Эп-4(л), его характеристики и комплектность
Введение к работе
* В последние девятилетия бурное развитие получили различные
технологии, непосредственно связанные с созданием устройств, являющихся
источниками электромагнитных полей (ЭМП) различных частотных
диапазонов в производственной и окружающей среде. Дальнейшее развитие
науки и техники приводит к увеличению контингентов лиц, подвергающихся
производственным воздействиям электромагнитных полей, в том числе
диапазона промышленной частоты (ПЧ).
Проблема загрязнения производственной и окружающей среды электромагнитными полями промышленной частоты, а именно, воздействие их на человека, имеет международное значение. Решением ее занимаются во многих странах мира. Усилия специалистов разных стран по решению проблемы объединены в рамках международных организаций - Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), Международной ассоциации по радиационной защите (IRPA), Международного комитета по защите от
* ' неионизирующих излучений (ICNIRP) и Европейского комитета по
электромагнитной совместимости (CENELEC).
Во многих странах (Германия, Франция, Швеция, Канада и др.) ведутся активные исследования воздействия ЭМП на человека, проводятся массовые медико-биологические обследования различных групп населения, в разной степени контактирующих с источниками излучения электромагнитных полей. За последние 10 лет библиография по этому вопросу насчитывает более 1300 публикаций; проведено 4 международных конгресса (последний - в 2000 г. -Болонья) и три Всероссийских конференции с международным участием (1999 г. - С.Петербург). Отмечается, что на данном этапе наука еще не в полной
* мере располагает данными о степени неблагоприятности воздействия
электромагнитного поля на организм человека, но уже имеющиеся наработки
« Л по этому вопросу и учет того, что электромагнитное загрязнение среды прогрессирует чрезвычайно интенсивно, говорят о том, что проблема биоэлектромагнитной совместимости становится одной из самых насущных
экологических проблем в мире (так, например, в Москве только за последние годы уровень ЭМ загрязнения вырос в 20-30 раз),
В нашей стране этой проблеме также придается большое значение, В рамках межведомственной комиссии по экологической безопасности Совета Безопасности РФ есть ряд правительственных документов: "Об опасности ЭМ загрязнения окружающей среды", раздел "Обеспечение экологической безопасности в условиях воздействия ЭМ излучений" является составной частью федеральной научно-технической программы "Экологическая безопасность России" (1996-2000 г.г. и 2001-2005 г.г.). Разработанная МПС РФ в ее развитие отраслевая "Экологическая программа железнодорожного транспорта", включает, как составную часть, раздел электромагнитной безопасности объектов ж.д. транспорта.
Электрифицированные железные дороги (ЭЖД) являются достаточно мощным источником электромагнитных полей, воздействующим как на смежные технические системы (связь, автоматика, металлические коммуникации, радио, телевидение и др.), так и на объекты природной среды (человек, животные, растения). Если по первому направлению вопросы влияния ЭМП достаточно отработаны и имеется целый ряд технических решений и средств, обеспечивающих ЭМ совместимость ЭЖД со смежными системами, то по второму направлению (биоэлектромагнитная совместимость) имеются только отдельные несистематизированные данные измерений или расчетов, не позволяющие дать в целом объективную оценку опасности влияния электрифицированных железных дорог и выйти на квалифицированную нормативную базу по этому вопросу.
Следует отметить, что в нашей стране действует ряд нормативных документов для электроэнергетики и радиотехнических объектов, устанавливающих предельно допустимые уровни электрического и магнитного воздействия (ПДУ) на человека, на которые можно опереться при решении поставленных вопросов для железнодорожного транспорта.
Наряду с ростом протяженности сети электрифицированных железных дорог у нас в стране, происходит увеличение контингента людей, обслуживающих установки и оборудование железнодорожных линий в зонах электромагнитного влияния ЭЖД. В связи с этим, помимо исследования условий электробезопасности, возникает задача обеспечения электромагнитной безопасности персонала при обслуживании устройств электроснабжения железных дорог.
При оценке биологического действия электрического поля следует учесть, что персонал, обслуживающий устройства электрифицированных железных дорог (в частности, монтеры контактной сети), большую часть времени затрачивает на работы, связанные с подъемом на высоту 6-8 м от земли. Необходимо учесть и то, что работы на контактной сети могут производиться как под напряжением, так и со снятием напряжения.
В области разработки научных и практических вопросов защиты от биологического воздействия электромагнитных полей на организм человека работают предприятия и организации Министерства здравоохранения, электроэнергетики, связи, обороны и т.д. В 1997 году в России образован "Российский национальный комитет по защите от неионизирующих излучений", созданный на базе Института Биофизики. Исследованию вопросов повышения безопасности труда в хозяйстве электрификации железных дорог, посвящены работы, проводимые в течение ряда лет во ВНИИЖТе, МИИТе, ОмИИТе и других научно-исследовательских и учебных институтах железнодорожного транспорта. Работы Азарова Н.Н., Зельвянского ЯЛ., Карякина Р.Н., Косарева Б.И,, Котельникова А.В., Кузнецова К.Б., Марквардта К.Г. и других исследователей охватывают широкий круг вопросов, связанных с электробезопасностью _при обслуживании устройств электроснабжения железных дорог.
Исследованию воздействия электромагнитных полей на организм человека, а таюке разработке объективных средств защиты человека от воздействия этих полей, посвящены работы Головко СВ., Думанского Ю.Д.,
Кривовой Т.И., Сазоновой Т.Е., Григорьева КХГ-,- Петрова В.И., Долина П.А, и других ученых.
Однако, выполненные до настоящего времени работы, охватывая широкий круг вопросов, не ставили основной целью детальное исследование параметров электрического и магнитного полей в зонах нахождения обслуживающего персонала (тяговые подстанции, контактная сеть, рельсовый путь и т.д.)- В связи с этим, в настоящее время отсутствуют рекомендации по обеспечению электромагнитной безопасности лиц, обслуживающих устройства электрификации железных дорог.
Рассматриваемая в диссертационной работе задача: электромагнитная безопасность многопроводных систем тягового электроснабжения ~ решается согласно целевой комплексной программе "Разработать и внедрить высокоэффективные технологические процессы и технические средства в хозяйство электрификации и энергетики" и соответствующей научному направлению Комплексного отделения "Тяговый подвижной состав и электроснабжение" ФГУП Всероссийский научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта.
На основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований параметров электрического поля на рабочих местах в диссертации разработаны рекомендации, обеспечивающие безопасность труда обслуживающего персонала. Основные из предложенных рекомендаций внедрены на сети дорог.
В частности, результаты анализа влияния электромагнитных полей на работников железнодорожного транспорта, учитывающего специфику обслуживания элементов систем тягового электроснабжения, включены в проект нормативных документов по защите персонала от электромагнитных излучений и переданы в ЦТех МПС для последующего внедрения на сети дорог.
В результате выполненных расчетов параметров электромагнитных полей сложных тяговых сетей выявлена эффективность внедрения на сети защитного
костюма, позволяющего исключить, с достаточно высокой вероятностью, появление опасных режимов при непосредственном прикосновении человека к частям, находящихся под наведенным напряжением.
Итоги проведенных исследований доложены на конференции молодых . ученых и аспирантов "Вопросы работы железнодорожного транспорта в условиях реформирования"(Щербинка, Экспериментальное кольцо, 2001 п,2002г,), на конференции молодых ученых и аспирантов "Развитие железнодорожного транспорта в условиях реформ" (Щербинка, Экспериментальное кольцо, 2003 г.), на конференции "Экология и обеспечение жизнедеятельности в зонах электромагнитного влияния" Академии промышленной экологии (Москва, МИИТ, 2002 г.), на российско-польском семинаре молодых ученых и аспирантов "Развитие железнодорожного транспорта. Мировые тенденции,"(Щершнка, Экспериментальное кольцо, 2003 г.).
Основные положения диссертации опубликованы в шести печатных работах [38, 39, 41, 44, 45, 57].
На защиту выносятся следующие основные положения диссертационной работы:
математическая модель многопроводных систем тягового электроснабжения, учитывающей при расчете потенциальных коэффициентов реальное расположение проводов в пространстве, а также наличие сдвига фаз напряжений питающих и отсасывающих линий;
- методика расчета электромагнитных излучений систем тягового электроснабжения, отличающихся от известных с учетом реального распределения токов в проводах системы, а также представлением отсасывающих проводов (рельсового пути, экранирующего провода и т.д.) линиями с распределенными параметрами;
- выявление экспертными методами, а именно методами парного сравнения и ранговой корреляции, факторов опасной среды, оказывающих
электромагнитное влияние на безопасность работников транспорта и экологическую обстановку вблизи электрифицированных железных дорог;
методика оценки эффективности внедрения технических средств и организационно-технических мероприятий, направленных на снижение до . допустимых уровней электромагнитного влияния тяговых сетей на персонал;
обоснование технических решений по совершенствованию методов и средств обслуживания устройств контактной сети без снятия напряжения с питающих и отсасывающих линий, т.е, в условиях нормальной работы электрифицированных железных дорог.
Методы парного сравнения и ранговой корреляции оценки факторов опасной среды
Оценка электромагнитной экологической безопасности является достаточно сложной задачей. Для определения основных направлений исследований по ее решению требуется выявить факторы, являющиеся наиболее важными с этой точки зрения.
Анализ факторов, определяющих экологическую опасность (безопасность) источников электромагнитного излучения (ЭМИ), может быть проведен методами экспертного анализа. Из известных способов математической обработки качественной информации заслуживают внимания метод парных сравнений и метод ранговой корреляции [31]. Сущность этих методов заключается в проведении экспертами интуитивно-логического анализа проблемы с количественной оценкой суждений и формальной обработкой результатов. Получаемое в результате обработки обобщенное мнение экспертов принимается как решение проблемы [30].
Достоинством этих методов является простота, возможность получения качественной оценки информации путем опроса экспертов без сбора обширного статистического материала. При формировании мнений экспертной группы учитывалась компетентность экспертов (стаж работы в области электрификации ж.д, транспорта, должность, образование и т.д.). Для анализа опрашивались работники электротехнических специальностей служб электроснабжения сети дорог России, а также преподаватели транспортных высших учебных заведений. В данном случае всего было опрошено около 150 экспертов. Экспертам были направлены опросные листы (Приложение №l)s в которых была указана цель исследований, приведены таблицы-анкеты с перечнем источников ЭМИ, составленные с учетом их предложений и предположительно влияющих на электромагнитную обстановку на объектах железнодорожного транспорта.
При таком способе сравнительной оценки возможны нарушения транзитивности, выражающиеся, например, в том, что в результате сравнения і-ый фактор назван более влиятельным, чем к-ый; к-ый более влиятельным, чем j-ый, aj-ый в свою очередь, более влиятельным, чем i-ый. В работе применен алгоритм математической обработки мнений экспертов, не применен алгоритм математической обработки мнений экспертов, не требующий выполнения условия транзитивности [29].
Оценкой математического ожидания, величины гу считаем Ранжировка источников проведена по методике Гутмана на основе матрицы Х={ху} размерностью n х п (п-число факторов). При неотрицательной и неразложимой матрице X компоненты ее собственного вектора К (кь к2.. кп) соответствующего максимальному собственному числу, есть коэффициенты относительной важности факторов, измеренные в шкале отношений [29, 30]. Алгоритмы решения задач на собственные значения делятся по двум группам. Методы преобразования подобия (Якоби, Гивенса и Хаусхолдера, А.М.Данилевского, Леверье и Д.К.Дадеева, метод LR. Разработанный Рутисхаузером, универсальный алгоритм QR, предложенный Френсисом и В.Н.Кабалановской) позволяют определить все собственные значения и собственные векторы матрицы, но являются, к сожалению, достаточно сложными [31]
Следует отметить, что в некоторых случаях матрица X может оказаться разложенной, что означало бы, что у экспертов имеются существенные разногласия, в том числе и групповые [29].
При использовании метода ранговой корреляции источнику присваивается ранг, соответствующий, по мнению эксперта, уровню значимости источника ЭМИ с точки зрения электромагнитной безопасности. Так как у отдельных экспертов могли получиться и связанные (получившие совпавшие ранги) источники, обработка результатов анкетирования проведена с использованием нормализации рангов [31].
В таблице 13 приведены матрицы рангов для каждой группы источников. В столбцах расположены нормализованные ранговые оценки. Строки, соответствующие опрашиваемым экспертам, представляют собой SO последовательности рангов, В результате источники расположены по возрастанию суммы рангов Pj, вычисляемой по формуле где Ry -ранг присвоенный i-ым экспертом j-му источнику. Степень согласованности m экспертов (теснота ранговой корреляции) оценивалась коэффициентом W, равным отношению S -суммы квадратов фактических отклонений величин Pj orPtp =—m(w + l) (Рср-среднее значение Pj по всем п факторам) - к SMaK- максимально возможному значению, которое эта сумма принимает при полном совпадении мнений.
Экспертными методами оценивается также степень значимости, с точки зрения электромагнитной безопасности, источников электромагнитного излучения на персонал железнодорожного транспорта.
В таблице (1.2) в случайном порядке расположены источники электромагнитного излучения на предприятиях ж.д, транспорта. Эксперту предлагается провести оценку значимости источников ЭМИ, заполняя поля «Ранг» и «Баллы» таблицы.
Собственные и взаимные потенциальные коэффициенты проводов тяговой сети на участках со сложной конструкцией земляного полотна
Рассмотрим п заряженных проводников, форма и расположение которых неизменны. Известно [21], что заряд, помещенный на один из проводников, определенным образом изменяет потенциалы всех других проводников и что это изменение зависит только от геометрической конфигурации системы и от ее диэлектрической проницаемости ( ,). Отношение изменения потенциала р$ і-го проводника к заряду q, помещенному на j-ой проводник и вызвавшему это изменение, называется потенциальным коэффициентом cti j. По теореме юаимности Грина следует, что а, [22].
Таким образом, Оу является потенциалом, приобретаемым j-м проводником при помещении единичного заряда на і-ьти проводник, если заряды на всех других проводниках при этом равны нулю. Помещение положительного заряда на проводник всегда повышает потенциал соседних изолированных проводников. Поэтому коэффициент a,j, как U/ а всегда положителен.
Задача расчета электрического поля системы проводов контактной сети относится к задачам, когда электрическое поле является плоскомеридианным- Решение аналогичных задач облегчается введением функций комплексного переменного [32, 82]-Применение этих функций упрощает и обоснование метода зеркальных изображений.
Пусть в плоскости z=x+jy поверхность земляного полотна железной дороги имеет произвольную форму: выемка, насыпь, прижим и т.д. Известна функция w=u+jv, которая переводит воздушное пространство, где расположены источники электрического поля, в верхнюю полуплоскость; произвольная конфигурация земляного полотна при этом переходит в действительную полуплоскостк При таком преобразовании точка zo, в которой находится і-й провод с зарядом q„ переходит в точку W0 плоскости W.
Согласно методу зеркальных отображений [21] искомая функция, характеризующая распределение потенциалов, представляется как комплексный потенциал Wn, обусловленный двумя заряженными проводами с зарядами q в точке Wo и (-q) в точке Wo плоскости W.
Из выражения (2.2) следует, что собственные и взаимные потенциальные коэффициенты при произвольной конфигурации верхнего строения пути рассчитывается по формулам (23) где Zj-координата j-го провода на комплексной плоскости z; Tj- радиус і-го провода Напряженность электрического поля, создаваемая і-м проводом в точке z воздушного пространства, рассчитывается по формуле (2.4) (г) = -- Re[lnT(r) ЩО-Щ ,) ] (2.4) 2те0 [W(z. )-W(z,)] F(r) - /(г;)] при ВД = Комплексные значения потенциалов проводов относительно земли известны и,равны напряжениям проводов контактной сети, системы два провода -рельсы (ДПР) при символической форме их записи, т.е. учитываются начальные фазы напряжений, В значительной степени это относится к напряжениям фаз системы ДПР, питающего провода системы 2 х 25 кВ с автотрансформаторами [50].
Метод конформных отображений был применен для расчета напряженности электрического поля вблизи контактной сети и усиливающего провода для традиционной системы тягового электроснабжения 27,5 кВ. Расчетные данные впоследствии сравнивались со значениями, полученными экспериментальным путем (рис, 2Л). Так как расхождения между результатами расчета и измерениями составили не более 3-4 %, то данную методику целесообразно взять за основу и при расчете распределения потенциала в нетрадиционных системах электроснабжения, рассмотренных нами/
В предыдущем параграфе представлены расчетные данные величины электрического поля и данные, полученные путем непосредственного измерения, которые подтверждают расчет.
Однако, наличие различных модификаций многопроводных тяговых сетей требует более широкомасштабных экспериментов. При этом из-за высокой стоимости аппаратуры непосредственного измерения, не всегда представляется возможным провести такие работы в полном объеме.
Тем не менее, величины электромагнитных полей можно определить, исходя из измерения токов и напряжений на смежных линиях и коммуникациях., как это делается при оценке электромагнитной совместимости. Такой подход позволяет провести сравнительный анализ различных систем электротяги с точки зрения электромагнитной безопасности.
В качестве исследуемого участка был выбран перегон Горький "Сортировочный - Дзержинск, который характеризуется высокой грузонапряженностью и большой насыщенностью линиями и коммуникациями, что вполне соответствует цели эксперимента Кроме того, данный участок электрифицирован с использованием системы с экранирующим и усиливающим проводами, что позволяет, с помощью соответствующих переключений, перейти к другим схемам тягового электроснабжения и провести сравнительный анализ.
Следует отметить, что ВНИИЖТом ранее проводились исследования на данном участке, а также на аналогичных по своим характеристикам перегонах Северо-Кавказской ж\д. в районе станции "Кавказская" (г. Кропоткин),
Участок Горький - Сортировочный - Сейма представляет собой одну межподстанционную зону, участок двухпутный, магистральный, с интенсивным движением. Дпя защиты от электромагнитных влияний на смежные линии связи, на участке до 1991 года использовалась, система питания с отсасывающими трансформаторами (ОТ). ОТ типа ОМО - 800, бьши установлены через 2-3 км на каждом из двух путей. Коэффициент трансформации ОТ К=1 т вторичные обмотки ОТ соединены при помощи обратного провода (ОП), подвешенного с полевой стороны опор контактной сети на кронштейнах КФ, Посередине между ОТ, ОП заземлялись на нулевые точної путевых дроссель-трансформаторов (ДГ). В настоящее время участок электрифицирован системой с экранирующим и усиливающим проводами (ЭУП), Вдоль железнодорожного полотна на ширине сближения 40 - 50 метров проложены магистральные кабели связи типов МКБПБМ (14x4) и МКБЛМБ (12x4). Общей целью испытаний являлась комплексная оценка величин наведенных напряжении на кабелях СЦБ, связи и на специально протянутой контрольной линии. Для достижения поставленной цели необходимо было решить две задачи: а) определить опасное влияние (наведенное напряжение) в жилах магистрального кабеля и сравнить его с допустимыми (нормируемыми) значениями по условиям элекгробезопасности; б) определить напряжения, наведенные на контрольной линии, протянутой вдоль ж.д. полотна на перегоне Доскино - Дзержинск, при защите с помощью ОТ, при системе питания с ЭУП и при обычной системе и выполнить их сравнительный анализ.
В ходе испытаний было выполнено экспериментальное исследование параметров по пп, а,б при следующих схемах питания тяговой сети: - тяговая сеть с отсасывающими трансформаторами (данные 1989 года) так как в настоящее время эта система не внедряется; - тяговая сеть с ЭУП; - тяговая сеть с экранирующим проводом (ЭП), при отключенном УП; - обычная тяговая сеть 27,5 кВ.
Энергетическая эффективность повышения напряжения в контактной сети переменного тока выше уровня 25 кВ
Как уже отмечалось, повышение напряжения в цепи передачи энергии на ЭПС является радикальным способом увеличения нагрузочной способности и улучшения технических показателей системы электрической тяги в целом. Это стало возможным при автотрансформаторной системе 2x25 кВ с повышением напряжения питающего провода до уровня 50-100 кВ.
Опираясь на опыт некоторых зарубежных дорог (ЮАР, Канада, США), реализовавших на практике систему электрической тяги с напряжением в контактной сети и на ЭПС 50 кВ, рассмотрим энергетическую эффективность такой системы для Российских железных дорог, расширив варианты напряжения контактной сети: 35 кВ, 50 кВ, 75 кВ, 100 кВ, 110 кВ.
Система электроснабжения 35 кВ хотя и позволяет использовать на тяговых подстанциях и ЭПС электрические аппараты (трансформаторы, выключатели, разъединители и т.д.) стандартной номенклатуры, а также, вероятно, сохранить изоляцию контактной сети, применяемую в системе 25 (27,5) кВ, но прирост провозной способности линии при ней, как показывают расчеты, составит 17-20 %, в то время как при 50 кВ - близко к двухкратному. А раз ЭПС на 35 кВ надо разрабатывать вновь, то, естественно, вариант с 35 кВ сушественно теряет позиции в сравнении с системой 50 кВ, Поэтому большее предпочтение отдаем системе 50 кВ, -для которой и произведем расчеты энергетической эффективности- При этом учитывали возможность здесь и принципа автотрансформаторной системы: 2x50 кВ, 100 + 50 кВ. Расчеты производились на основе математической модели, описанной в [108], для напряжений NXUKC автотрансформаторной системы тягового электроснабжения с произвольным выбором напряжения в питающем проводе N, кратном UKO В качестве прототипа использован программный комплекс NORD-2,
Сравнительная оценка пропускной способности по устройствам тягового электроснабжения при автотрансформаторной системе повышенного напряжения выполнена для среднесетевых условий удельного электропотребления 13 Вт-ч (т-км) в настоящее время. Приняты три расчетных режима: - интенсивного часа при полном использовании пропускной способности участка со средним расчетным межпоездным интервалом 10 мин,; - сосредоточенной нагрузки в виде пакета из трех поездов (в обоих направлениях) с интервалом в пакете 10 мин.; - пропуск поездов повышенной массы 12000 и 18000 т с минимальным допустимым по условиям электроснабжения поездным интервалом.
Исходя из допустимого минимального уровня напряжения 42 кВ (по аналогии с 21 кВ для системы 25 кВ) в первых двух режимах рассчитывалась предельная масса QMahC поездов, в третьем — наименьший возможный интервал J4MH. Кроме того, определялись наибольшие температуры тчакс нагрева проводов и потери электроэнергии AWTC в тяговой сети (включая линейные AT), состоящей из контактной подвески ПБСМ-95+МФ-100 и питающего провода марки А-185 (для базовой системы сравнения - 25 кВ) и ПБСМ-70-КМФ85(100)+А-120 (ПП) для системы 50 кВ и Nx50 кВ. Протяженность межподстанционных зон принята 60, 100 и 150 км, расстояние между AT - 20 км. Для сравнения рассчитаны также показатели обычной системы переменного тока 25 кВ при длине зоны 60 км. Основные результаты расчетов представлены в таблице 3.1 и на рис, 3-2,
Максимальныйвес поезда при t= 10 мин. и Ьз- 60 км тыс. тонн 3680 . 7620 11375 18204 Потери энергии в системе электроснабжения %от потребления натягу 3,0 0,9 0,37 0,15 Длина межпод-станщюнной зоны, для которой выполняются базовые условия (t= 10 мин.) км 60 ПО 150 220 Минимальные интервалы между поездами при весе поезда:- 7 тыс. тонн- 10 ТЫС- тонн- 18 тыс- тонн{L3 = 60 км) мин. 17 24 48 1015 32 10 21 10. данными по автотрансформаторным системам 25 кВ (2x25, 65 + 25 и т.д.) при эквивалентности напряжений передачи энергии поездам, что и следовало ожидать. Так, например, максимальный вес поезда при системе 2x25 кВ (t = 10 мин-) равен 7100 тыс. тонн, а при системе 1x50 кВ - 7620 тыс, тонн (но уже без автотрансформаторов и питающих проводов)- Разница между весами поездов в пользу системы 1x50 кВ - за счет меньшей величины тока местной составляющей.
При системе 50 кВ массу поезда теоретически можно было бы увеличить в 4 раза (если исходить из допустимой потери напряжения в контактной сети -8 кВ), но тогда вступает в силу ограничение по нагреву подвески (допустимо 95 С). Поэтому в таблице 3.1. для системы 50 кВ приведены максимальные веса поездов исходя из ограничений по нагреву. Примечательно, что если сохранить объемы перевозок на уровне базовых (25 кВ, 10 мин., вес - 3680 тыст,), то поднятие напряжения в контактной сети до 50 кВ позволит расширить длину межподстанционных зон до 150-200 км, В последующем подразделе рассматривается практическая реализуемость контактной сети на повышенное напряжение,
Индивидуальный экранирующий костюм Эп-4(л), его характеристики и комплектность
Индивидуальные экранирующие комплекты типа (рис. 4-2) Эп - 4(л) (в дальнейшем комплекты), поставляемые ЗАО "Энергоформ", предназначены для использования при работах, выполняемых на потенциале проводов неотключенных ВЛ переменного тока напряжением до 1150 кВ включительно. Их можно использовать при работах под напряжением, выполняемых на потенциале земли (стойки и траверсы опор ВЛ).
Комплекты значительно ослабляют генерируемое коронным разрядом электромагнитное поле широкого спектра радиочастот. Комплекты предназначены для работы на открытом воздухе в теплое время года. В холодное время года под комплект можно одевать белье, трикотажные изделия, свитер и т.п. Одевать утепляющую одежду поверх комплекта запрещается.
Защитные свойства комплекта сохраняются на неизменном уровне не менее 3-х лет. Комплекты выполнены по ТУ-8572-001-49352590-99 "Средства индивидуальной защиты от электрических полей. Комплект экранирующий 1. Комплекты отвечают требованиям ГОСТ 12.4Л 72-87 и международного стандарта IEC 60895, Они сертифицированы Органом по сертификации средств индивидуальной защиты "Сертосиз" Госстандарта России (сертификат соответствия № РОСС RU. СЩ.05.В00456 отЗОЛ\.2000г.) На комплекты получено гигиеническое заключение Департамента Госсанэпиднадзора Минздрава РФ (гигиеническое заключение № 77.99.П,857.ПД0345.4.00 от 11.04,2000г.), дающее право на производство, реализацию и использование данного изделия на территории Российской Федерации.
В состав экранирующих комплектов типа входят гальванически соединенные друг с другом элементы: - экранирующая куртка с капюшоном; - экранирующий полукомбинезон; - экранирующий накасник; - экран для лица с универсальным креплением на каске; - экранирующие трикотажные перчатки; - кожаные экранирующие ботинки; - пояс с монтерской сумкой для инструментов.
Все элементы комплекта за исключением каски и пояса с сумкой выполнены с использованием электропроводящих материалов. Схема электрических (гальванических) соединений включает каналы повышенной проводимости, "сборные шины" и соединительные выводы (хлястики)- Все элементы схемы выполняются из ленты или ткани с посеребренной мишурной нитью. Контактные соединения хлястиков обеспечиваются металлическими полукольцами и (или), кнопками. Указанное построение гальванических соединений обеспечивает практически ЮО-% прохождение тока смещения и импульсного тока, минуя тело человека, даже при снижении электрической проводимости комплекта после нескольких химчисток.
Куртка, полукомбинезон, накасник и ботинки выполнены с использованием негорючей экранирующей ткани, имеющей высокие защитные свойства.
Экранирующая ткань делает комплекты очень надежными. Даже значительные разрывы этой ткани, которые могут произойти в процессе эксплуатации, не лишают комплект защитных свойств. Кроме того, обеспечивается высокая ремонтопригодность. Сшивание разорванных участков экранирующей ткани полностью восстанавливает защитные свойства изделия. Экранирующая куртка и полукомбинезон выполнены из экранирующей ткани с подкладкой из ткани общего назначения и верхом из специальной негорючей ткани с грязе- и водоотталкивающей пропиткой.
Экранирующие ботинки выполнены кожаными с электропроводящей подошвой и межподкладкой из экранирующей ткани. Крепление подошв к верху ботинка комбинированное (клеевое и гвоздевое). Предусмотрено эластичное (не поддающееся излому) гальваническое соединение межподкладки с подошвой. Предусмотрена защита от попадания влаги внутрь ботинка и удобная шнуровка.
Все экранирующие элементы комплекта должны применяться совместно и должны быть гальванически соединены между собой, В противном случае комплекты теряют защитные свойства.
Технические характеристики: - коэффициент экранирования ткани, дБ, не менее при частоте 50 Гц 90 до 10 МГц 90 10-500 МГц 90-80 500-20000 МГц 80-60 - коэффициент экранирования при частоте 50 Гц комплекта в целом, дБ, не менее 60; - коэффициент снижения концентрации аэроионов во вдыхаемом воздухе, отн. ед-, не менее: легких -3, тяжелых - 12; - сопротивление экранирующей одежды. Ом, не более 10; - сопротивление экранирующих перчаток, Ом, не более 30; - сопротивление экранирующих ботинок, Ом} не более 500, п. 43. Расчет электромагнитного влияния, обусловленного прохождением по тяговой сети переменного тока и наличием переменного напряжения промышленной частоты/Расчет токов, проходящих через тело человека в разных режимах.
Электрифицированные железные дороги переменного тока оказывают на смежные линии магнитное, электрическое и гальваническое влияния (в настоящей работе не рассматривается) [59],
Магнитное влияние обусловлено прохождением по тяговой сети переменного электрического тока- Магнитному влиянию подвержены все смежные линии как воздушные, так и кабельные.
Электрическое влияние определяется наличием в тяговой сети переменного электрического напряжения. Ему подвержены воздушные линии и воздушные кабельные линии, выполненные кабелем без металлической оболочки.
Влияние электрифицированной железной дороги на смежные линии зависит: от схемы питания и нагрузочного режима работы тяговой сети, параметров тяговой сети и высоковольтной линии внешнего электроснабжения, параметров оборудования тяговых подстанций и электроподвижного состава, длины и ширины сближения тяговой сети и линии, подверженной влиянию, параметров смежной линии.
Следует различать три режима работы тяговой сети: - нормальный режим, при котором все тяговые подстанции подключены согласно принятым схемам питания; - вынужденный режим, при котором одна из тяговых подстанций внезапно (как правило, не более чем на 2 часа) отключается и ее нагрузку принимает одна или две смежные подстанции, что влечет за собой изменение принятой схемы питания тяговой сети на рассматриваемом участке; - режим короткого замыкания - аварийный режим, при котором контактная сеть замыкается на землю (рельсы).
