Чухланцев Никита
Научный руководитель:
педагог дополнительного образования
Канифова Р.Р.
Янаул 2021
Содержание
Введение 3
ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ И ИХ ВЛИЯНИЕ 4
Электрическая линия 4
Жилые дома возле ЛЭП 5
Определение напряжения тока возле ЛЭП 8
Защита дома от ЭМИ 10
ЭФФЕКТИВНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОТЕРЬ ЭНЕРГИИ 12
Как собрать энергию, которая безвозвратно теряется 12
Определение потери напряжения в зависимости от
Расстояния от ЛЭП и количество витков на трансформаторе 17
Заключение 24
Список использованной литературы 25
Введение
В Янаульском районе Республике Башкортостан есть поселок «Энергетик», который находится недалеко от Горьковской железной дороги. Также рядом с поселком находится Кармановская ГРЭС, где вырабатывается электроэнергия, которой снабжаются сразу 3 региона – Северо-западная часть Республики Башкортостан, Республика Удмуртия и Пермский край.
С Кармановской ГРЭС на подстанцию близ поселка Энергетик направляются высоковольтные линии электропередач большой мощности.
В связи с этим целью нашей исследовательской работы является ознакомление с влиянием на здоровье человека ЛЭП, возможностью защиты населения от воздействия электромагнитных излучений и их использования с положительным эффектом.
Задачи проекта:
1) Познакомиться с понятием ЛЭП, процессами возникновения электромагнитных излучений (ЭМИ);
2) Влияние ЭМИ на здоровье человек;
3) Защита зданий и сооружений от ЭМИ;
4) Возможность улавливания ЭМИ на зданиях и преобразования в электрический ток.
Гипотеза: безвозвратно выделяющуюсяэлектромагнитную энергию с ЛЭП можно преобразовать в электрический ток.
Объект исследования: ЛЭП и ЭМИ.
Предмет исследования: преобразование ЭМИ, направляющихся на здание в электрический ток.
Новизна исследования: в работе впервые произведен расчет получения электроэнергии с катушек индуктивности, размещенных на здании.
Практическая ценность работы: полученные результаты исследований могут быть использованы на занятиях «Безопасность жизнедеятельности», «Основы безопасности жизнедеятельности» и «Физике».
ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ И ИХ ВЛИЯНИЕ
Электрическая линия
ЛЭП – это электрическая линия проводов, которые выходят за пределы подстанций и электрических станций. Основное назначение линий электропередач – это передача электрического тока на расстоянии.Провода прокладываются по воздуху и закрепляются на специальной арматуре (кронштейны, изоляторы). При этом их установка может проводиться и по столбам, и по мостам, и по путепроводам.
В состав воздушных линий электропередач входит:
· основное – это провода;
· траверсы, с помощью которых создаются условия невозможности соприкосновения проводов с другими элементами опор;
· изоляторы;
· сами опоры;
· контур заземления;
· молниеотводчики;
· разрядники[8].
Рис. 1 - ЛЭП
То есть, линия электропередач – это не просто провода и опоры, это достаточно внушительный список различных элементов, каждый из которых несет свои определенные нагрузки. Сюда же можно добавить оптоволоконные кабели, и вспомогательное к ним оборудование. Конечно, если по опорам ЛЭП проводятся высокочастотные каналы связи [9].
Рассмотрим в следующем разделе значение охранных зон вокруг ЛЭП и методы защиты сооружений от воздействия электромагнитного поля.
Жилые дома возле ЛЭП
В настоящее время очень часто встречается история размещения коммуникации возле жилых зданий. И часто продать жилье рядом с ЛЭП – большая проблема.
Рис. 2 – Электромагнитное поле вокруг линий проводов
Рассмотрим, как ЛЭП связаны с проблемами жилья и их продажей. Дело в том, что по направлению движения электрического тока по ЛЭП создается электрическое поле, которое порождает магнитное и поэтому это явление получило название электромагнитного. Электромагнитное поле образуется путём взаимодействия разноимённых зарядов физических тел между собою, образуется рядом с источником генерации и делится на три вида (дальний, промежуточный, ближний). Величина электромагнитного излучения высчитывается по двум компонентам: электрическому (вольт/метр) и магнитному (тесла). Оба они делятся на волны низкой и высокой частоты, которые имеют разное происхождение и условия появления [11].
Максимально допустимый уровень напряженности внутри жилых помещений – 0,5 киловольт на метр (кВ/м), в зонах жилой застройки – 1,0 кВ/м. Существуют нормы расстояний размещения ЛЭП жилых домов, которые представлены в таблице 1 [3].
Ряд западных исследований свидетельствуют, что при проживании вблизи ЛЭП повышается риск ряда заболеваний, причем именно из-за магнитной составляющей.
Рис. 3- Высоковольтные линии
Таблица 1 - Нормативы строительства жилых зданий от ЛЭП
| Напряжение ЛЭП, кВ | ||||||||||
| Нормы безопасного расстояния от ЛЭП, м | СанПиН № 2971-84 | |||||||||
| Охранные зоны от ЛЭП |
Шведские ученые установили, что у людей, проживающих на расстоянии до 800 м от ЛЭП напряжением 200 кВ, статистически чаще встречаются лейкозы, опухоли мозга, онкология молочной железы. У мужчин снижается репродуктивная функция, снижается процент рождения мальчиков. Исследователи установили, что виной всем перечисленным проблемам – повышенный уровень магнитной составляющей электромагнитного поля, и оценили опасный порог плотности магнитного потока в 0,1 микротеслы (мкТл), а ученые Финляндии сочли значение плотности магнитного потока в 0,2 мкТл [11].
Проведённые учёными Швеции и Финляндии исследования говорят, что даже электромагнитное излучение низкой интенсивности, не превышающей норму, может привести к нарушениям в работе нервной системы. Проявляется это в виде:
§ частых головных болей;
§ хронической усталости;
§ проблем со сном;
§ ощущения подавленности.
Если же норма излучения значительно превышена, и время воздействия излучения длительное, начинаются более серьёзные проблемы со здоровьем:
§ ослабевают защитные силы организма;
§ ухудшается работа эндокринной системы;
§ наблюдаются проблемы с деторождением;
§ возникают различные хронические заболевания, в том числе онкологические [8].
Таким образом, в зависимости от состояния здоровья и индивидуальных особенностей организма негативное влияние электромагнитного излучения может проявляться как очень слабо, так и ярко выраженно.
Рассмотрим в следующем разделе, как можно определить уровень напряжения тока возле ЛЭП.
Определение напряжения тока возле ЛЭП
При осмотре объекта недвижимости не стоит сразу паниковать, если рядом обнаружится ЛЭП. Для начала нужно оценить ее напряжение. В России наиболее часто встречаются ЛЭП напряжением 6, 10, 35, 110, 150, 220, 330 и 500 кВ. Определить, какое напряжение у данной линии можно косвенно, посчитав количество изоляторов (в ЛЭП до 220 кВ), или число проводов в одной связке («пучке») для линий от 330 кВ и выше. Для этого существуют табличные данные (см. табл.2 и 3) [7]:
Таблица 2 - Определение напряжения в ЛЭП по числу изоляторов
| Число изоляторов в гирлянде | 3-5 | 6-8 | ||
| Напряжение ЛЭП, кВ |
Таблица 3 - Определение напряжения в ЛЭП по числу проводов
| Число проводов в одной связке | 6-8 | |||
| Напряжение ЛЭП, кВ |
На уровень напряжения и мощности линии указывают надписи на столбах. Надписи, имеющиеся на опоре высоковольтной линии, говорят о следующем: первая буква означает класс напряжения, вторая цифра — номер линии, третья — номер столба. При этом буквы означают такое напряжение:
§ Т — 35 кВ;
§ С — 110 кВ;
§ Д — 220 кВ [5].
На столбах с более высоким напряжением маркировку обычно не ставят из-за опасности приближения к ним не специалиста.
Замерить электромагнитное излучение в цифрах поможет специальный прибор – ручной анализатор. Он работает на разных частотах и позволяет улавливать уровень напряжённости электромагнитного поля. Прибор доступен работникам служб Госсанэпиднадзора, организациям по охране труда и сертификации. Данный измеритель электромагнитного излучения настраивается на нужный режим частот. Затем выбираются единицы измерения. Это могут быть вольт/метр или микроватт/см². Прибор отслеживает выбранную частоту, результаты выводятся на компьютер. Приборов, при помощи которых измеряется электромагнитное излучение, много. Оптимальным является измеритель уровней электромагнитных излучений (ЭМИ) АТТ-2592 [8].
Рис. 4 - Анализатор электромагнитного излучения АТТ-2592
Рис. 5 – Процесс замера ЭМИ под ЛЭП
Это устройство портативное, имеет 3-х канальный датчик, дисплей ЖК с подсветкой, объём памяти в 99 измерений, питание от батареи «Крона» (9 В), габариты 60/60/237, весит 200 гр. Измерения выполняются изотропным методом в диапазоне частот от 50 МГц до 3,5 ГГц, частота дискретизации – 2 раза в секунду, отключается автоматически через 15 минут. Прибор позволяет замерять напряжение в следующих единицах: мВ/м, В/м, мкА/м, мА/м, мкВт/м², мВт/м², мкВт/см² [2].
В следующем разделе рассмотрим способы защиты жилых домов от ЭМИ.
Защита дома от ЭМИ
В районах индивидуального жилищного строительства по улицам проходят линии 6-10 кВ, реже 35 кВ. Более серьезную опасность представляют ЛЭП от 110 до 750 кВ.Если есть выбор, строительство под ЛЭП, конечно, нежелательно. Теоретически жилой дом, расположенный вблизи ЛЭП, можно защитить. От электрического поля хорошо защищает заземленная крыша из профнастила или металлочерепицы, арматурная сетка внутри стен (поэтому железобетонные стены лучше всего ослабляют радиоволны). Но крышу и сетку необходимо надежно заземлить. Для подавления магнитных полей промышленной частоты может дополнительно понадобится экранирование ферромагнетиками либо многослойными «пирогами» из специальных сортов стали [4].
Выделим защитные технические сооружения от ЭМИ:
Рис. 7 -
· уложенная под штукатурку металлическая арматура — идеальный экран от стороннего излучения. Разумеется, при условии, что сетка заземлена. Пусть это не вызывает ассоциаций с сюжетами из фильмов про агента 007 – материал продается в любом строительном магазине. Металлизированные пленки на окна — интересное решение, только при условии наличия контакта для заземляющего проводника. Такой метод был популярен в эпоху компьютерных мониторов с электронно-лучевой трубкой (кинескопом);
· металлизированные занавески с декоративными нитями (опять же, при условии заземления);
· алюминиевая фольга за батареями отопления будет выполнять не только функции отражателя тепла, но и защиты от электромагнитных излучений;
· стальные входные двери (они также должны быть соединены с «землей», как минимум в рамках системы выравнивания потенциалов) [5].
Рис. 6 - Экранирование стены дома и заземление возле ЛЭП
Рис. 7 – Заземление железной крыши дома возле ЛЭП
Подводя итог целой главе мы можем отметить, что ЛЭП выделяет в окружающую среду электромагнитные излучения, негативно сказывающиеся на все живое. Однако от электромагнитных полей, создающих ЭМИ можно защититься с помощью соблюдения расстояний до ЛЭП и посредством определенных технических сооружений. Кроме того, в следующей главе мы можем рассмотреть как можно полезно использовать ЭМИ жителям, проживающих возле ЛЭП.