مقاله بررسی و مدل سازی اثر میدان الکتریکی و مغناطیسی ایجاد شده توسط خطوط انتقال نیرو و محدوده خطر انسانword-pdf – از این مطلب میتوانید در پایان نامه و مقاله سمینار و … خود استفاده بنمایید.
مقدمه
عبور خطوط انتقال از مجاورت مراکز تولید نیرو و شهرها و روستاها، محاسبات میدان مغناطیسی و الکتریکی اطراف خطوط انتقال را به منظور جلوگیری از تاثیر این میدان ها بر روی انسانها ضروری می سازد. در سال های اخیر توجه زیادی به اثرات بیولوژیک میدان مغناطیسی و الکتریکی خطوط انتقال نیرو بر روی بدن انسان شده و روش های متعددی برای تعدیل و کاهش این میدان ها اطراف خطوط فشار قوی ارائه شده است که پیش زمینه آن محاسبه میدان در اطراف خطوط می باشد . اگر میدان های فوق مشخص نشود و یا به درستی محاسبه نشود، حریم ایمن نامناسبی را مشخص می کند . بنابراین تمهیدات حفاظتی در نظر گرفته شده برای کاهش و تعدیل اثرات نامطلوب مذکور ناکافی و در مواردی دیگر بسیار پر هزینه و غیر اقتصادی می باشد. لذا محاسبه دقیق میدان در اطراف خطوط انتقال ، تمهیدات کافی و به صرفه را برای کاهش و تعدیل اثرات نا مطلوب ولتاژ و جریان القایی را نتیجه خواهد داد. برای اولین بار در جهان بطور جدی در کنگره سیگره به این موضوعات پرداخته شد. بررسی و مدل سازی اثر میدان الکتریکی و مغناطیسی ایجاد شده توسط خطوط انتقال نیرو و محدوده خطر
در مراکز تولید نیرو و انتقال نیرو مانند نیروگاهها و پستهای انتقال، توان تولیدی با ولتاژهای 400 کیلو ولت تا 20 کیلو ولت انتقال مییابد. بنابراین آگاهی از میدان های اطراف هادی انتقال نیرو و حریمی که در آنجا ورود توام با مدت حضور یا به عبارتی مواجهه شغلی برای پرسنل مربوط به بخش تولید نیرو و انتقال آن در این حریم مطرح می گردد، بسیار ضروری است. محققان تاکید دارند که قرار گرفتن در معرض تشعشعات امواج ، اثرات نا محسوسی بر سلامتی انسان دارد و این اثرات به طول موج اشعه بستگی دارد . توجه به این نکته حائز اهمیت است که وقتی فرکانس رادیویی به 50 هرتز کاهش می یابد ، هر دو میدان مغناطیسی و الکتریکی دارای مقادیر قابل توجهی هستند و هیچ یک را نمی توان در مقابل دیگری صرفنظر کرد. در این فرکانس اثرات میدان الکتریکی را با روش شیلد کردن می توان کاهش داد ولی کاهش میدان های مغناطیسی با روش های خاص مهندسی امکان پذیر است . اهمیت موضوع به قدری است که سازمان بهداشت جهانی به طور مستقل به معرفی و اثرات آن می پردازد.
میدان های الکتریکی و مغناطیسی
زمانی که در یک هادی پتانسیل به وجود آید و الکترون ها جریان ندارند اطراف هادی میدان الکتریکی و در صورت حرکت الکترون ها در هادی علاوه بر میدان الکتریکی که ناشی از پتانسیل است ، میدان مغناطیسی نیز به وجود می آید. در شکل تصاویر چگونگی ایجاد دو میدان الکتریکی و مغناطیس نمایش داده شده است.
مکانیزم تاثیر میدان ها روی بدن انسان
هنگامی که بدن انسان در معرض میدان های الکتریکی و مغناطیسی تولید شده توسط خطوط فشار قوی قرار می گیرد، این میدان ها باعث القای جریان و میدان الکتریکی در بدن می شود که در مواردی که شدت آن زیاد است ، باعث تحریک در اعصاب و ماهیچه ها می شود و تاثیرات بیشماری بر روی فعالیت های فیزیولوژی بدن می گذارد. این تاثیرات با حضور جریان القایی در بدن همراه خواهد بود که مقدار جریان القایی حدود میکرو آمپر خواهد بود.ولی کم بودن این جریان دلیل کم بودن تاثیر این جریان روی بدن نمی باشد. هنوز تاثیرات بلند مدت این جریان ها شناخته شده نیست و به عنوان یک مسئله مهم تلقی می شود. حال سوال اینجاست که آیا خطوط انتقال فشار قوی و فوق فشار قوی برای پرسنل نیروگاه و همین طور عبور این خطوط از مراکز شهری می تواند اثرات سوء روی موجودات زنده داشته باشد یا نه؟در صورتی که این میدان ها در محدوده نامجاز باشد، حریمی که از منبع ایجاد میدان بایستی رعایت گردد چقدر است؟
در ایران هنوز این حریم بر اساس بار ، نوع آرایش مداری و میزان توانی که انتقال می دهند ، به طور دقیق محاسبه نشده ولی در شکل میدان ها فقط بر اساس نوع دکل انتقال محاسبه و نمایش داده شده است. سازمان بهداشت جهانی نیز به دلیل اهمیت موضوع بصورت جداگانه به این موضوع پرداخته است. بنابراین ترسیم شکل موج میدان ها ی اطراف خطوط انتقال ما را در نحوه اندازه گیری میدان اطراف خطوط یاری خواهد کرد.
اثرات میدان الکتریکی
برای روشن شدن این مطلب قبل از هر چیز باید به وضعیت فیزیکی و اندازه و شدت این میدان ها در اطراف خطوط انتقال و توزیع نیرو بپردازیم. اثر میدان الکتریکی به شکل تاثیر خارجی روی پوست است و اکثرا به صورت حرارت و سوختگی ظاهر می گردد. البته باید توجه داشت که عبور جریان ناشی از میدان الکتریکی از بدن، می تواند باعث عکس العمل به شکل شوک شود که تا حد مرگ خطر آفرین است. نتایج به دست آمده یک تحقیق در کشورهای روسیه و اسپانیا به این موضوع اشاره دارد که افرادی که در پست های فشار قوی کار می کنندممکن است میدان شدید محل کار روی فیزیولوژی آنها اثرات نامطلوب داشته باشد و بنابراین مقرراتی برای آنها وضع شد.به دنبال اعلام این نتیجه در سال 1982 سیگره پس از تحقیقات وسیع که توسط گروه های متشکل از بیولوژیست ها، پزشکان و متخصصان صنعت برق انجام شده بود توانست نتیجه واحدی را در مورد اثرات میدان الکتریکی روی اندام های زنده حاصل نماید که خلاصه حد نهایی میدان الکتریکی در نواحی مختلف در جدول 1 آمده است.
اثرات میدان مغناطیسی
در اثر عبور جریان از داخل هادی های خطوط انتقال و توزیع ، در اطراف این هادی ها میدان مغناطیسی ایجاد می گردد. میدان مغناطیسی برعکس میدان های الکتریکی که اثر سطحی دارند ، به تمام اعضای داخل بدن انسان و هر موجود زنده ای نفوذ می کنند. بنابراین اثر گذاری این میدان روی موجود زنده بیشتر از میدان الکتریکی است.تاثیر این میدان روی بدن به طور عمومی به جریان خط (هادی) و فاصله نقطه اثر گذاری میدان تا خط ، وابسته است.به طور عمومی به ازاء افزایش هر 1000 آمپر 100 میکرو تسلا شدت میدان مغناطیسی افزایش می یابد. البته باید توجه داشت که پیدایش میدان های مغناطیسی در فرکانس های پایین تنها محدود به خطوط انتقال و ناحیه زیر این خطوط نیست ، بلکه هر جایی که شدت جریان الکتریکی بالا وجود دارد باید منتظر وجود چنین میدانی باشیم. در جدول حداکثر شدت میدان مغناطیسی در اطراف خطوط ارائه شده است.
حداکثر شدت میدان مغناطیسی در اطراف خطوط www.mktop.ir
در شکل تصاویر تاثیر دو میدان مغناطیسی و الکتریکی روی بدن انسان آورده شده است. همان طور که ذکر شد میدان مغناطیسی حلقه های کوچکی (مسیر بسته) را در بدن ایجاد می کند ولی میدان الکتریکی از خارجی ترین لایه سطحی بدن می گذرد.
استانداردهای مواجهه با میدان
طبق تعریف ، زمان مواجهه با میدان مدت زمانی است که یک فرد در مجاورت میدان بیش از حد مجاز قرار می گیرد. برای تشخیص حدود مواجهه با میدان های مغناطیسی و الکتریکی در طول یک روز قوانین و الزاماتی وجود دارد که سه سازمان زیر در ایران قوانین لازم الاجرا وضع می نمایند. این سازمان ها عبارتند از:بررسی و مدل سازی اثر میدان الکتریکی و مغناطیسی ایجاد شده توسط خطوط انتقال نیرو و محدوده خطر www.mktop.ir
اداره تعاون کار و رفاه اجتماعی، مرکز بهداشت (کار) شهرستان و موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران که این موسسه در خصوص امواج و تاثیر مواجهه با آن استاندارد شماره 8567 منتشر نموده است. به موجب قانون تنها این موسسه وظیفه تعیین، تدوین و نشر استانداردها را بر عهده دارد. در استاندارد 8567 حدود پرتو گیری شغلی(پرتوگیری کارکنان به هنگام کار) برای پرتو های الکترو مغناطیسی در جدول 3 آورده شده است. جدول حد پرتو گیری مردم که مواجهه شغلی ندارند، را نشان می دهد.
مدل سازی دکل انتقال توان
از این بخش به بعد به معرفی سیستم انتقال توان از نیروگاه ها تا خطوط انتقال پرداخته می شود. دکل ها تجهیزات نگه دارنده خطوط انتقال نیرو بین دو نقطه جغرافیایی هستند و بسته به توان انتقال دارای اشکال متفاوت و دارای استاندارد ساخت متناسب با نوع توانی که انتقال می دهند هستند. به عبارتی شکل و سایز دکل های انتقال ، متناسب با ولتاژ انتقال کاملا تعریف شده است . در شکل نمونه ای از شکل یک دکل و میدان مغناطیسی اطراف آن آورده شده است.
در مراکز انتقال نیرو بسته به نوع و تعداد مدارات توزیع توان، انواع مختلف دکل انتقال نیرو وجود دارد. میدان های اطراف این دکل ها را نیز با کمک قضیه جمع آثار(Super position theorem) می توان به دست می آید. این استانداردها در کشورهای مختلف متفاوت بوده و زمانی که خطوط اصلی انتقال انشعاب دار می شود ، شکل دکل های منشعب نیز متفاوت است. فاصله دو دکل از یکدیگر نیز استاندارد خاص خود را داراست و وابسته به شرایط جغرافیایی حاکم دارد. اگر در دکل ها یک مدار سه فاز را انتقال دهند به آنها یک مداره گفته می شودو یک دکل به صورت معمول تا سه مدار را می تواند انتقال دهد. در ادامه به روابط میدان های الکتریکی و مغناطیسی و قضایای مربوطه جهت محاسبات این مدارات اشاره می گردد.
محاسبه چگالی شار مغناطیسی
پتانسیل ایجاد شده در ژنراتورهای نیروگاه دارای ولتاژ سه فاز سینوسی بوده و با دامنه ثابت 120 درجه با همدیگر اختلاف فاز دارند. با توجه به هارمونیک بودن جریان، جهت محاسبات میدان می توان از معادلات ماکسول با شکل زیر استفاده کرد.
با توجه به اینکه دکل ها در هر مدار سه هادی حامل جریان دارند که نسبت به یکدیگر 120 درجه دارای اختلاف فاز هستند لذا برای محاسبات چند هادی حامل جریان، ابتدا میدان آنها را در جهات و تجزیه و با استفاده از قضیه جمع آثار میدان مجموع در هر جهت را در صفحه مختصات به دست می آوریم. در عمل برای یک هادی طویل که حامل جریان است از طریق قانون دست راست، می توان برای تعیین جهت میدان مغناطیسی استفاده کرد. قرارداد جهت جریان مثبت به سمت بیرون از صفحه بوده و میدان در ارتفاع دو متری از سطح زمین که تراز قد یک انسان است، محاسبه می گردد. در مسائل الکترومغناطیس حضور زمین در فضای میدان ها بسیار حائز اهمیت است. حضور زمین در کنار یک هادی باعث تغییر شکل میدان ها می گردد .
قضیه تصاویر (Image Theorem) مدل سازی حضور زمین را در کنار هادی نشان می دهد. در این قضیه جهت جریان مدل سازی می گردد و زمین حذف می شود.این مدل سازی در شکل نشان داده شده است.
محاسبه میدان
با توجه به مباحث گفته شده، معادلات حاکم بر هادی ها را نوشته و جهت محاسبه میدان به روش زیر عمل می کنیم. در این روش مختصات منبع(هادی) با بردار نامیده می شود و عبارتست…………
امید داریم تا اینجای مطلب مورد توجه شما قرار گرفته باشد. جهت دریافت ادامه مطلب ،روشها و فرمولهای مربوطه و… به صورت کامل WORD + PDF به لینک دریافت زیر مراجعه نمایید.
برای دریافت pdf + word بر روی کلیدزیر ،کلیک نمایید .
قیمت: 10000 تومان
سلام
مطلب شما عالی بود.
من خیلی استفاده کردم. تشکر میکنم از سایت خوبتون