PL236527B1

PL236527B1 - Low-frequency power line partially eliminating harmful electromagnetic field

Info

Publication number: PL236527B1
Application number: PL428694A
Authority: PL
Inventors: Dariusz Sztafrowski; Jacek Gumiela
Original assignee: Politechnika Wroclawska
Priority date: 2019-01-28
Filing date: 2019-01-28
Publication date: 2021-01-25
Also published as: PL428694A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem według wynalazku jest linia elektroenergetyczna niskiej częstotliwości częściowo eliminująca szkodliwe pole elektromagnetyczne, które może stanowić zagrożenie dla zdrowia publicznego, znajdujący zastosowanie w liniach i stacjach elektroenergetycznych, głównych punktach zasilania (GPZ) i rozdzielniach elektrycznych.The subject of the invention is a low-frequency power line partially eliminating harmful electromagnetic field that can pose a threat to public health, used in power lines and stations, main power points (GPZ) and electrical switching stations.

Linia przesyłu energii o bardzo niskiej częstotliwości znana z opisu patentowego USA nr US5068543, redukuje natężenie pola magnetycznego generowane przez napowietrzną linię elektroenergetyczną z wykorzystaniem dodatkowych przewodów, których odpowiednio zaplanowana konfiguracja geometryczna pozwala na wzajemną kompensację pól magnetycznych pochodzących od prądów fazowych oraz pól magnetycznych pochodzących od dodatkowych przewodów kompensujących. Liczba oraz wzajemne odległości wszystkich tych elementów układu są zrealizowane poprzez podzielenie dostarczanego prądu na obciążenie między co najmniej trzema przewodami oraz przez zachowanie określonej relacji przestrzennej pomiędzy poszczególnymi przewodami. Przekładnia jednofazowa o zmniejszonym napromienianiu może występować przy użyciu trzech lub czterech przewodników ustawionych przestrzennie, patrząc w płaszczyźnie przekroju, odpowiednio w linii poziomej lub w układzie prostokątnym. Transmisja trójfazowa przy zredukowanym napromienianiu może wystąpić przy użyciu pięciu lub sześciu przewodów rozmieszczonych przestrzennie w narożach prostokątnego układu, z jednym przewodem odpowiednio w środku lub układem sześciokątnym.The very low-frequency power transmission line, known from the US patent description No. US5068543, reduces the magnetic field strength generated by the overhead power line with the use of additional cables, the properly planned geometric configuration of which allows for mutual compensation of magnetic fields originating from phase currents and magnetic fields originating from additional compensating cables. The number and mutual distances of all these system elements are realized by dividing the supplied current into a load between at least three conductors and by maintaining a specific spatial relationship between the individual conductors. A single-phase gear with reduced radiation can be present using three or four spatially oriented conductors when viewed in the cross-sectional plane, in a horizontal line or in a rectangular configuration, respectively. Three-phase transmission with reduced irradiation can occur using five or six conductors spaced spatially at the corners of a rectangular arrangement, with one conductor in the center or a hexagonal arrangement, respectively.

Napowietrzna trójfazowa linia energetyczna eliminująca drobne pola elektryczne i magnetyczne znana jest z opisu patentowego USA nr US5218507. Redukcja natężenia pola elektrycznego oraz magnetycznego realizowana jest poprzez zastosowanie koncentrycznych przewodów zbudowanych z żyły roboczej oraz płaszcza, którym płynie prąd powrotny. Poprzez odpowiednią konfigurację połączeń: na wejściu kabla układ połączeń w gwiazdę, na wyjściu w trójkąt uzyskuje się wzajemną kompensację prądów płynących żyłami roboczymi oraz w płaszczach ochronnych przewodów koncentrycznych. Podając prąd o odpowiedniej amplitudzie i częstotliwości eliminuje się znaczną część generowanego podczas przesyłu pola elektromagnetycznego w otoczeniu przewodów linii przesyłowej, przez zastosowanie ulepszonego kabla zasilającego i układu przewodów, który wykorzystuje współosiowe linie przesyłowe skonfigurowane tak, że prąd powrotny przepływa w zewnętrznym przewodzie. Kabel zapewnia odpowiednie ekranowanie i zapewnia ochronę przed uderzeniami piorunów. Współosiowe linie transmisyjne eliminują promieniowanie fal elektromagnetycznych o częstotliwości 50-60 Hz.An overhead three-phase power line that eliminates small electric and magnetic fields is known from US Patent No. US5218507. The reduction of the electric and magnetic field intensity is realized by the use of concentric wires made of a working conductor and a jacket through which the return current flows. Through the appropriate configuration of connections: a star system at the cable input, a delta connection at the delta output, mutual compensation of the currents flowing through the working conductors and in the protective sheaths of the coaxial cables is achieved. By applying a current of appropriate amplitude and frequency, much of the transmission generated electromagnetic field in the vicinity of the transmission line conductors is eliminated by using an improved power cable and conductor system that uses coaxial transmission lines configured so that the return current flows in the outer conductor. The cable provides adequate shielding and provides protection against lightning strikes. Coaxial transmission lines eliminate the radiation of electromagnetic waves with a frequency of 50-60 Hz.

Minimalizacja pola magnetycznego w przesyle mocy znana jest z opisu patentowego USA nr US5360998. Pole magnetyczne pochodzącego od torów prądowych linii napowietrznej redukuje się poprzez zastosowanie rozległej konstrukcji zlokalizowanej na dodatkowych słupach poniżej dolnych przewodów linii elektroenergetycznej. Konstrukcja ta ma charakter poziomo umieszczonej uziemionej pętli przewodzącej, przy czym płaszczyzna wyznaczona przez tę pętlę jest równoległa do płaszczyzny ziemi, z włączoną dodatkowo szeregową pojemnością. Dzięki tej pojemności indukowany w pętli prąd zostaje przesunięty w fazie w stosunku do wywołującego go prądu torów roboczych. Przy odpowiednim doborze parametrów układu poprzez wzajemną interakcję obu pól składowych uzyskuje się obniżenie wartości natężenia pola magnetycznego.The minimization of the magnetic field in power transmission is known from US Patent 5,360,998. The magnetic field from the overhead current paths is reduced by using an extensive structure located on additional poles below the lower power line conductors. This structure has the character of a horizontally placed grounded conductive loop, the plane defined by the loop being parallel to the ground plane, with the serial capacitance switched on additionally. Due to this capacitance, the current induced in the loop is out of phase in relation to the track current causing it. With the appropriate selection of the parameters of the system through the mutual interaction of both component fields, a reduction in the value of the magnetic field strength is obtained.

Sposób i urządzenie do łagodzenia pól magnetycznych ze źródeł pola magnetycznego o niskiej częstotliwości znane są z opisu patentowego USA nr US5365115, polega na zastosowaniu osłon wykonanych z materiału przewodzącego lub o strukturze warstwowej z zawartością materiałów ferromagnetycznych. Osłony przymocowane są do konstrukcji wsporczych lub posiadają własne zamocowanie posadowione na ziemi. Urządzenie składa się z korpusu z materiału magnetycznego umieszczonego w sąsiedztwie co najmniej jednego przewodnika wieloliniowego układu przenoszenia energii elektrycznej. Elementy magnetyczne są umieszczone pomiędzy przewodami a kierunkiem usytuowanym wzdłuż linii przesyłowych mocy, tak że leżą w polu magnetycznym wytwarzanym przez energetyczną linię przesyłową, przez co zmniejszają wielkość pola magnetycznego. W jednym z przykładów zbadanych dla linii elektroenergetycznej w konfiguracji X, została osiągnięta redukcja o 84%, na brzegu prawej strony drogi przesyłu z łukowatym elementem magnetycznym umieszczonym w sąsiedztwie jednego z najniższych przewodników.The method and device for mitigating magnetic fields from low-frequency magnetic field sources are known from the US patent description No. US5365115, and consists in the use of shields made of conductive material or with a layer structure with the content of ferromagnetic materials. The covers are attached to supporting structures or have their own fastening set on the ground. The device consists of a body of magnetic material placed adjacent to at least one conductor of the multi-line electric energy transmission system. The magnetic elements are positioned between the conductors and the direction along the power transmission lines so that they lie within the magnetic field generated by the power transmission line, thereby reducing the magnitude of the magnetic field. In one example tested for the power line in configuration X, a reduction of 84% was achieved at the edge of the right hand side of the transmission path with the arcuate magnetic element positioned adjacent to one of the lowest conductors.

Układ przesyłu energii elektrycznej i sposób asymetrycznego przesyłania mocy w celu złagodzenia pól magnetycznych znane są z opisu patentowego USA nr US5391929. Redukcję natężenia pola magnetycznego pochodzącego od torów prądowych linii napowietrznej w określonym obszarze przestrzeni, osiąga się poprzez zastosowanie elementów dodatkowych, rozmieszczonych asymeAn electric power transmission system and an asymmetric power transmission method to alleviate magnetic fields are known from US Patent No. US5391929. The reduction of the magnetic field intensity coming from the current paths of the overhead line in a specific area of space is achieved by using additional asymmetrically spaced elements

PL 236 527 B1 trycznie względem osi linii elektroenergetycznej elementów. Linie transmisyjne i dystrybucyjne wykorzystują różne parametry linii, poprzez umiejscowienie przewodów wokół osi symetrii linii, wielkości prądu i kąty fazowe prądów płynących w przewodnikach w optymalny asymetryczny sposób. Asymetrię wg rozwiązania można uzyskać poprzez: asymetrię wymiarów geometrycznych, sterowanie wartością prądu płynącego w elementach dodatkowych, kąt przesunięcia fazowego prądu płynącego w dodatkowych elementach względem prądów płynących w torach prądowych.Electrically to the axis of the power line of the elements. Transmission and distribution lines use different line parameters, by locating the conductors around the line symmetry axis, the magnitude of the current and the phase angles of the currents flowing in the conductors in an optimal asymmetric manner. Asymmetry according to the solution can be obtained by: asymmetry of geometric dimensions, controlling the value of the current flowing in additional elements, angle of the phase shift of the current flowing in the additional elements in relation to the currents flowing in the current paths.

Dla wielofazowych układów przesyłowych jakie powszechnie występują w elektroenergetyce, pole elektromagnetyczne stanowi uboczny efekt podczas transportu i przetwarzania energii elektrycznej. Wartość natężenia składowej elektrycznej pola jest uzależniona przede wszystkim od: wartości napięcia, międzyprzewodowych przesunięć faz napięcia przemiennego, odległości przewód-ziemia, odległości międzyprzewodowych, liczby przewodów w wiązce oraz jej konstrukcji w przypadku przewodów wiązkowych. Ze względów bezpieczeństwa oraz konieczności zapewnienia kompatybilności elektromagnetycznej urządzeń dąży się do obniżenia natężenia pola elektromagnetycznego wytwarzanego podczas ich pracy oraz zabezpieczenia przed szkodliwym wpływem zewnętrznych obcych pól elektromagnetycznych na ich funkcjonowanie. Dotychczas powszechnie stosowanym sposobem na obniżenie emisji pola elektromagnetycznego niskiej częstotliwości przez linie elektroenergetyczne jest tworzenie uziemionych osłon lub barier wykonanych z metalowych blach lub siatek. Wykonanie takiej konstrukcji pozwala na znaczące ograniczenie natężenia pola elektrycznego (w mniejszym stopniu pola magnetycznego) niskiej częstotliwości w obszarze znajdującym się za taką konstrukcją patrząc od przewodów znajdujących się na wysokim potencjale przewodów fazowych względem ziemi. Wykorzystuje się tutaj efekt ekranowania elektromagnetycznego. Przemienne, zmienne co do wartości pole elektromagnetyczne, które występuje w otoczeniu większości linii oraz urządzeń elektroenergetycznych charakteryzuje się określonym działaniem dla pewnych przedziałów częstotliwości. Ponadto składowa elektryczna oraz magnetyczna tworzą odmienne interakcje w spotkaniu z elementami obcymi, niezwiązanymi z daną konstrukcją elektroenergetyczną.For multiphase transmission systems commonly found in the power industry, the electromagnetic field is a side effect during the transport and conversion of electricity. The value of the intensity of the electric component of the field depends primarily on: voltage value, AC voltage inter-wire phase shifts, wire-earth distance, wire-to-wire distance, number of wires in a bundle and its structure in the case of bundled wires. For safety reasons and the need to ensure electromagnetic compatibility of devices, efforts are made to reduce the intensity of the electromagnetic field generated during their operation and to protect against the harmful effects of external, foreign electromagnetic fields on their functioning. So far, a commonly used method to reduce the emission of low-frequency electromagnetic field by power lines is to create earthed shields or barriers made of metal sheets or mesh. The implementation of such a structure allows for a significant limitation of the low-frequency electric field (to a lesser extent, the magnetic field) in the area behind such a structure, as seen from the conductors at the high potential of the phase conductors in relation to the ground. The electromagnetic shielding effect is used here. The alternating, variable in value, electromagnetic field that occurs in the vicinity of most power lines and devices is characterized by a specific action for certain frequency ranges. Moreover, the electrical and magnetic components create different interactions in the encounter with foreign elements, not related to a given power structure.

Innym sposobem redukcji natężenia pola elektrycznego moż liwym do zastosowania jedynie w przypadku wielotorowych układów wielofazowych jest możliwość wykorzystania wzajemn ej kompensacji pól składowych tworzących wspólnie, zgodnie z zasadą superpozycji, wypadkowe pole elektryczne. Jeśli w odpowiedni sposób dobierze się sposób przestrzennej lokalizacji poszczególnych torów prądowych względem siebie oraz każdego z przewodów roboczych, którego napięcie jest przesunięte w fazie w stosunku do pozostałych przewodów można uzyskać efekt wzajemnego znoszenia się poszczególnych pól składowych pochodzących od pojedynczych przewodów, a w konsekwencji ograniczenie wypadkowego pola elektrycznego, co może to dotyczyć również składowej magnetycznej. Wadą tego rozwiązania jest wzrost natężenia wypadkowego pola elektrycznego generowanego przez taki układ przesyłowy w przypadku wyłączenia jednego z torów składowych lub stanu awaryjnego choćby jednej z faz. Kolejnym sposobem ograniczenia natężenia pola elektrycznego jest umieszczenie poniżej przewodu fazowego napowietrznej linii elektroenergetycznej dodatkowego przewodu galwanicznie połączonego z uziomem. Poprzez wzajemny wpływ składowych pól obu tych przewodów uzyskuje się obniżone natężenie pola elektrycznego w obszarze znajdującym się poniżej dolnego przewodu. Za wadę powyższego rozwiązania można uznać nierównomierne ograniczenie natężenia pola elektrycznego w poszczególnych kierunkach. Najlepsze efekty uzyskuje się w kierunku pionowym, podczas gdy w innych kierunkach to zabezpieczenie może okazać się niewystarczające.Another method of reducing the electric field intensity, which can only be applied in the case of multi-path multi-phase systems, is the possibility of using the mutual compensation of the component fields which together form, according to the superposition principle, the resultant electric field. If the appropriate way of spatial location of individual current paths in relation to each other and each of the working conductors, the voltage of which is out of phase with respect to other conductors, is selected, the effect of mutual cancellation of individual component fields originating from individual conductors, and consequently limiting the resultant field electric, which may also apply to the magnetic component. The disadvantage of this solution is the increase in the intensity of the resultant electric field generated by such a transmission system in the event of a shutdown of one of the component lines or an emergency state of at least one of the phases. Another method of limiting the electric field strength is to place an additional wire galvanically connected to the earth electrode below the phase conductor of the overhead power line. Due to the mutual influence of the field components of the two conductors, a lowered electric field strength is obtained in the area below the lower conductor. The disadvantage of the above solution is the unequal limitation of the electric field strength in particular directions. The best results are obtained in the vertical direction, while in other directions this protection may not be sufficient.

Istota linii elektroenergetycznej według wynalazku polega na tym, że w odległości zachowującej bezpieczny odstęp izolacyjny od co najmniej jednego przewodu toru prądowego zamocowany jest na izolatorze co najmniej jeden ekranujący element przewodzący.The essence of the power line according to the invention consists in the fact that at a distance that maintains a safe isolation distance from at least one conductor of the current track, at least one shielding conductive element is mounted on the insulator.

Korzystnie, ekranujące elementy przewodzące rozłożone są na okręgu o środku usytuowanym w osi symetrii przewodu toru prądowego.Preferably, the shielding conductive elements are distributed over a circle centered on the symmetry axis of the conductor of the current track.

Korzystnie, ekranujący element przewodzący ma rdzeń dielektryczny, na który naniesiona jest warstwa przewodząca.Preferably, the shielding conductive element has a dielectric core on which a conductive layer is applied.

Korzystnie, ekranujący element przewodzący ma rdzeń dielektryczny, na który naniesiona jest co najmniej jedna warstwa przewodząca na przemian z co najmniej jedną warstwą dielektryczną.Preferably, the shielding conductive element has a dielectric core on which at least one conductive layer is applied alternating with at least one dielectric layer.

Korzystnie, na element przewodzący naniesiona jest zewnętrzna warstwa półprzewodzącą. Korzystnie, warstwa przewodząca wyposażona jest w styk połączony galwaniczne z uziomem. Korzystnie, pomiędzy styk i uziom włączony jest szeregowo rezystor, najkorzystniej regulowany o zmiennej rezystancji/impedancji.Preferably, an outer semiconducting layer is applied to the conducting element. Preferably, the conductive layer is provided with a contact galvanically connected to the earth electrode. Preferably, a resistor, most preferably variable resistance / impedance adjustable, is connected in series between the contact and the earth electrode.

PL 236 527 B1PL 236 527 B1

Korzystnie, ekranujący element przewodzący stanowi nieuziemiony przewód metalowy.Preferably, the shielding conductive element is an ungrounded metal wire.

Korzystnie, ekranujący element przewodzący zamocowany jest do konstrukcji wsporczych słupów elektroenergetycznych.Preferably, the shielding conductive element is attached to the support structures of the power poles.

Linia elektroenergetyczna niskiej częstotliwości częściowo eliminująca szkodliwe pole elektromagnetyczne zgodnie z wynalazkiem, pozwala na ograniczenie składowej elektrycznej pola elektromagnetycznego, dla której linie sił pola ulegają znaczącej deformacji na granicy ośrodków o różnych parametrach elektrycznych takich jak m.in. przenikalność elektryczna, przenikalność magnetyczna oraz przewodność ośrodka. W związku z deformacją linii sił pola elektrycznego na granicy ośrodków zmianie ulega natężenie pola elektrycznego. Bariera lub osłona elektromagnetyczna jest wykonana z metalu i dodatkowo może być uziemiona, to natężenie pola elektrycznego za osłoną zostaje znacznie obniżone. Objęcie indywidualną osłoną elektromagnetyczną każdego z przewodów toru prądowego linii przesyłowej pozwoliło na zaplanowane sterowanie rozkładem pola elektrycznego pochodzącego od linii napowietrznej, przez co możliwym stało się ograniczenie jego wartości w pobliżu ziemi to jest w miejscu przebywania ludzi oraz poprawiło bezpieczeństwo obsługi w zakresie ochrony przeciwporażeniowej, bezpieczniejszej pracy na obiektach elektroenergetycznych (w tym GPZ) oraz w wielu przypadkach prac tzw. pod napięciem. Rozwiązanie to obejmuje zarówno uziemiony jak i nieuziemiony co najmniej pojedynczy ekranujący element przewodzący umieszczony w pobliżu przewodu toru prądowego linii przesyłowej, gdzie całkowity rozkład pola elektromagnetycznego od źródła pola odbywa się wewnątrz osłony elektromagnetycznej utworzonej przez ekranujące elementy przewodzące. Na pole elektromagnetyczne występujące na zewnątrz osłony elektromagnetycznej wpływ mają jedynie źródła zewnętrzne, a zatem nie związane z linią elektroenergetyczną podlegającą ochronie. Identyfikację rozkładu pola elektrycznego każdorazowo oblicza się w oparciu o numeryczną metodę elementów skończonych, tak więc ze względu na odmienne parametry linii elektroenergetycznej oraz geometrię jej przewodów toru prądowego każdorazowo należy indywidualnie dokonać analizy i doboru odpowiedniej konstrukcji służącej redukcji natężenia pola elektrycznego w wybranych miejscach w przestrzeni otaczającej dany obiekt elektroenergetyczny.The low-frequency power line, which partially eliminates the harmful electromagnetic field, according to the invention, allows to limit the electric component of the electromagnetic field, for which the field force lines are significantly deformed at the boundary of media with different electrical parameters, such as e.g. electric permittivity, magnetic permeability and conductivity of the medium. Due to the deformation of the electric field lines at the interface, the electric field intensity changes. The electromagnetic barrier or shield is made of metal and can additionally be earthed, the electric field strength behind the shield is significantly reduced. Covering each conductor of the transmission line with an individual electromagnetic shield allowed for the planned control of the distribution of the electric field originating from the overhead line, which made it possible to limit its value near the ground, i.e. in the place where people are present, and improved the safety of personnel in terms of protection against electric shock, safer work on power facilities (including substation) and in many cases, the so-called live. This solution includes both grounded and ungrounded at least a single conductive shielding element placed near the conductor of the transmission line current path, where the total distribution of the electromagnetic field from the field source takes place inside the electromagnetic shield formed by the shielding conductive elements. The electromagnetic field outside the electromagnetic shield is influenced only by external sources, and therefore not related to the power line to be protected. Identification of the electric field distribution is each time calculated on the basis of the numerical method of finite elements, so due to the different parameters of the power line and the geometry of its current path conductors, each time an analysis and selection of an appropriate structure to reduce the electric field intensity in selected places in the surrounding space should be made individually. a given power facility.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania uwidoczniony jest na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przewód toru prądowego z dwoma ekranującymi elementami przewodzącymi, fig. 2 - przewód toru prądowego z trzema ekranującymi elementami przewodzącymi, fig. 3 - przewód toru prądowego z pięcioma ekranującymi elementami przewodzącymi rozmieszczonymi na okręgu o środku usytuowanym w osi symetrii przewodu toru prądowego, zaś ekranującymi elementami przewodzącymi na końcu promieni tego okręgu, przy czym pomiędzy promieniami są kąty wynoszące 15°, fig. 4 - przewód toru prądowego z dziewięcioma ekranującymi elementami przewodzącymi, fig. 5 - przewód toru prądowego z pięcioma ekranującymi elementami przewodzącymi rozmieszczonymi na okręgu o środku usytuowanym w osi symetrii przewodu toru prądowego, zaś ekranującymi elementami przewodzącymi na końcu promieni tego okręgu, przy czym pomiędzy promieniami są kąty wynoszące 30°, fig. 6 - ekranujący element przewodzący zawierający rdzeń dielektryczny pokryty warstwą przewodzącą, fig. 7 - ekranujący element przewodzący zawierający rdzeń dielektryczny pokryty warstwą przewodzącą, na któ ry naniesiona jest warstwa dielektryczna, fig. 8 - ekranujący element przewodzący zawierający rdzeń dielektryczny pokryty kolejno warstwą przewodzącą, warstwa dielektryczna, warstwą przewodzącą i warstwą półprzewodząca, fig. 9 - ekranujący element przewodzący zawierający rdzeń dielektryczny pokryty kolejno warstwą przewodzącą, warstwą dielektryczną, warstwą przewodzącą i warstwą półprzewodząca, w którym warstwy przewodzące połączone galwaniczne z uziomem, a fig. 10 - ekranujący element przewodzący zawierający rdzeń dielektryczny pokryty kolejno warstwą przewodzącą, warstwa dielektryczna, warstwą przewodzącą i warstwą półprzewodząca, w którym warstwy przewodzące połączone galwaniczne poprzez rezystor z uziomem.The subject of the invention in an exemplary embodiment is shown in the drawing, in which Fig. 1 shows a conductor of a current track with two shielding conductive elements, Fig. 2 - a conductor line with three shielding conductive elements, Fig. 3 - a conductor of a current track with five shielding conductive elements arranged on a circle with the center on the symmetry axis of the current track conductor, and the shielding conducting elements at the end of the rays of this circle, with angles of 15 ° between the rays, Fig. 4 - the conductor of the current track with nine shielding conductive elements, Fig. 5 - conductor conductor with five shielding conducting elements arranged on a circle with the center on the symmetry axis of the conductor conductor, and shielding conductive elements at the end of the rays of this circle, with angles of 30 ° between the rays, Fig. 6 - shielding conductive element containing the core dielectric covered with a conductive layer, Fig. 7 - shielding conductive element containing a dielectric core covered with a conductive layer, on which a dielectric layer is applied, Fig. 8 - shielding conductive element containing a dielectric core covered successively with a conductive layer, a dielectric layer, a conducting layer and a semi-conductive layer Fig. 9 shows a shielding conductive element containing a dielectric core covered successively with a conductive layer, a dielectric layer, a conductive layer and a semiconducting layer, in which the conductive layers are galvanically connected to the earth electrode, and Fig. 10 - a a dielectric layer, a conductive layer and a semi-conductive layer in which the conductive layers are galvanically connected through a resistor with the earth electrode.

P r z y k ł a d 1P r z k ł a d 1

Linia elektroenergetyczna niskiej częstotliwości częściowo eliminująca szkodliwe pole elektromagnetyczne zawiera dwa przewodzące elementy ekranujące SW1, SW2 umieszczone równolegle względem przewodu toru prądowego L linii przesyłowej. Przewodzące elementy ekranujące SW1, SW2 zamocowane są na izolatorze i umieszczone w odległości zachowującej bezpieczny odstęp izolacyjny od przewodu toru prądowego L. W rozwiązaniu tym ekranujące elementy przewodzące SW1, SW2 stanowią nieuziemiony przewód metalowy. Ponadto ekranujące elementy przewodzące SW1, SW2 rozłożone są na okręgu o środku usytuowanym w osi symetrii przewodu toru prądowego L.The low-frequency power line partially eliminating the harmful electromagnetic field includes two conductive shielding elements SW1, SW2 placed parallel to the conductor L of the transmission line. Conductive shielding elements SW1, SW2 are fixed on the insulator and placed at a safe distance from the conductor of the current track L. In this solution, the shielding conductive elements SW1, SW2 constitute an ungrounded metal wire. Moreover, the shielding conductive elements SW1, SW2 are distributed on a circle centered on the symmetry axis of the conductor of the current track L.

PL 236 527 B1PL 236 527 B1

P r z y k ł a d 2P r z k ł a d 2

Linia elektroenergetyczna niskiej częstotliwości częściowo eliminująca szkodliwe pole elektromagnetyczne wykonana jak w przykładzie pierwszym z tą różnicą, że ma trzy przewodzące elementy ekranujące SW1, SW2, SW3 umieszczone równolegle względem przewodu toru prądowego L linii przesyłowej.Low-frequency power line partially eliminating the harmful electromagnetic field, made as in the first example, with the difference that it has three conductive shielding elements SW1, SW2, SW3 placed in parallel with the conductor L of the transmission line.

P r z y k ł a d 3P r z k ł a d 3

Linia elektroenergetyczna niskiej częstotliwości częściowo eliminująca szkodliwe pole elektromagnetyczne wykonana jak w przykładzie pierwszym z tą różnicą, że ma pięć przewodzących elementów ekranujących SW1, SW2, SW3, SW4, SW5 umieszczonych równolegle względem przewodu toru prądowego L linii przesyłowej. Przewodzące elementy ekranujące SW1, SW2, SW3, SW4, SW5 rozmieszczone na okręgu o środku usytuowanym w osi symetrii przewodu toru prądowego L, przy czym ekranujące elementy przewodzące SW1, SW2, SW3, SW4, SW5 na końcu promieni tego okręgu, pomiędzy którymi to promieniami są kąty wynoszące 15°.Low-frequency power line partially eliminating the harmful electromagnetic field, made as in the first example, with the difference that it has five conductive shielding elements SW1, SW2, SW3, SW4, SW5 placed parallel to the conductor L of the transmission line. Conductive screening elements SW1, SW2, SW3, SW4, SW5 arranged on a circle centered on the symmetry axis of the conductor L, with screening conductive elements SW1, SW2, SW3, SW4, SW5 at the end of the radii of this circle, between which the rays are there are angles of 15 °.

P r z y k ł a d 4P r z k ł a d 4

Linia elektroenergetyczna niskiej częstotliwości częściowo eliminująca szkodliwe pole elektromagnetyczne wykonana jak w przykładzie pierwszym z tą różnicą, że ma dziewięć ekranujących elementów przewodzących SW1, SW2, SW3, .„, SW9.Low-frequency power line partially eliminating the harmful electromagnetic field made as in the first example with the difference that it has nine shielding conductive elements SW1, SW2, SW3, ", SW9.

P r z y k ł a d 5P r z k ł a d 5

Linia elektroenergetyczna niskiej częstotliwości częściowo eliminująca szkodliwe pole elektromagnetyczne wykonana jak w przykładzie pierwszym z tą różnicą, że ma pięć przewodzących elementów ekranujących SW1, SW2, SW3, SW4, SW5 umieszczonych równolegle względem przewodu toru prądowego L linii przesyłowej. Przewodzące elementy ekranujące SW1, SW2, SW3, SW4, SW5 rozmieszczone na okręgu o środku usytuowanym w osi symetrii przewodu toru prądowego L, przy czym ekranujące elementy przewodzące SW1, SW2, SW3, SW4, SW5 na końcu promieni tego okręgu, pomiędzy którymi to promieniami są kąty wynoszące 30°.Low-frequency power line partially eliminating the harmful electromagnetic field, made as in the first example, with the difference that it has five conductive shielding elements SW1, SW2, SW3, SW4, SW5 placed parallel to the conductor L of the transmission line. Conductive screening elements SW1, SW2, SW3, SW4, SW5 arranged on a circle centered on the symmetry axis of the conductor L, with screening conductive elements SW1, SW2, SW3, SW4, SW5 at the end of the radii of this circle, between which the rays are there are angles of 30 °.

P r z y k ł a d 6P r z k ł a d 6

Linia elektroenergetyczna niskiej częstotliwości częściowo eliminująca szkodliwe pole elektromagnetyczne wykonana jak w przykładzie od pierwszego do piątego z tą różnicą, że ekranujące elementy przewodzące SW1, SW2, SW3, ..., SW9 mają rdzeń dielektryczny RD, na który naniesiona jest warstwa przewodząca CL. Ponadto ekranujący element przewodzący SW1, SW2, SW3, ..., SW9 zamocowany jest do konstrukcji wsporczych słupów elektroenergetycznych.Low-frequency power line partially eliminating the harmful electromagnetic field, made as in the example from the first to the fifth, with the difference that the shielding conductive elements SW1, SW2, SW3, ..., SW9 have a dielectric core RD, on which the conductive layer CL is applied. In addition, the shielding conductive element SW1, SW2, SW3, ..., SW9 is attached to the supporting structures of power poles.

P r z y k ł a d 7P r z k ł a d 7

Linia elektroenergetyczna niskiej częstotliwości częściowo eliminująca szkodliwe pole elektromagnetyczne wykonana jak w przykładzie od pierwszego do piątego z tą różnicą, że ekranujące elementy przewodzące SW1, SW2, SW3, ..., SW9 mają rdzeń dielektryczny RD, pokryty warstwą przewodzącą CL, na który naniesiona jest warstwa dielektryczna DL.Low-frequency power line partially eliminating the harmful electromagnetic field, made as in the example from the first to the fifth, with the difference that the shielding conductive elements SW1, SW2, SW3, ..., SW9 have a dielectric core RD, covered with a conductive layer CL, on which it is applied DL dielectric layer.

P r z y k ł a d 8P r z k ł a d 8

Linia elektroenergetyczna niskiej częstotliwości częściowo eliminująca szkodliwe pole elektromagnetyczne wykonana jak w przykładzie od pierwszego do piątego z tą różnicą, że ekranujące elementy przewodzące SW1, SW2, SW3, .„, SW9 mają rdzeń dielektryczny RD, na który naniesione są kolejno warstwa przewodząca CL, warstwa dielektryczna DL, warstwa przewodząca CL i warstwa półprzewodząca SL.Low-frequency power line partially eliminating the harmful electromagnetic field, made as in the example from the first to the fifth, with the difference that the shielding conductive elements SW1, SW2, SW3, ", SW9 have a dielectric core RD, on which the conductive layer CL, layer dielectric DL, conductive layer CL and semiconducting layer SL.

P r z y k ł a d 9P r z k ł a d 9

Linia elektroenergetyczna niskiej częstotliwości częściowo eliminująca szkodliwe pole elektromagnetyczne wykonana jak w przykładzie od pierwszego do piątego z tą różnicą, że ekranujące elementy przewodzące SW1, SW2, SW3, .„, SW9 mają rdzeń dielektryczny RD, na który naniesione są kolejno warstwa przewodząca CL, warstwa dielektryczna DL, warstwa przewodząca CL i warstwa półprzewodząca SL, przy czym warstwy przewodzące CL wyposażone są w styki C połączony galwaniczne z uziomem E.Low-frequency power line partially eliminating the harmful electromagnetic field, made as in the example from the first to the fifth, with the difference that the shielding conductive elements SW1, SW2, SW3, ", SW9 have a dielectric core RD, on which the conductive layer CL, layer dielectric DL, conductive layer CL and semiconducting layer SL, the conductive layers CL are equipped with contacts C and galvanically connected to earth electrode E.

P r z y k ł a d 10P r z k ł a d 10

Linia elektroenergetyczna niskiej częstotliwości częściowo eliminująca szkodliwe pole elektromagnetyczne wykonana jak w przykładzie dziewiątym z tą różnicą, że pomiędzy styk C i uziom E włączony jest szeregowo rezystor Z regulowany o zmiennej impedancji.Low-frequency power line partially eliminating the harmful electromagnetic field, made as in the ninth example, with the difference that a regulated resistor Z with variable impedance is connected in series between the contact C and the earth electrode E.

PL 236 527 B1PL 236 527 B1

P r z y k ł a d 11P r x l a d 11

Linia elektroenergetyczna niskiej częstotliwości częściowo eliminująca szkodliwe pole elektromagnetyczne wykonana jak w przykładzie dziewiątym z tą różnicą, że pomiędzy styk C i uziom E włączony jest szeregowo rezystor Z regulowany o zmiennej rezystancji.Low-frequency power line partially eliminating the harmful electromagnetic field, made as in the ninth example, with the difference that a regulated resistor Z with variable resistance is connected in series between the contact C and the earth electrode E.

Dla linii elektroenergetycznej niskiej częstotliwości zamocowanej na słupach 400 kV typu Y52, konfiguracje geometryczne ekranujących elementów przewodzących SW1, SW2, SW3, ..., SW9 stanowiących nieuziemione przewody na przykład stalowy typu FL 70 mm² poprzez izolator zamocowane do przewodu toru prądowego L, uziemiony aluminiowy z rdzeniem stalowym typu AFL 120 mm² poprzez izolator zamocowany do przewodu toru prądowego L lub przewód wiązkowy typu AFL 350 mm²o odległość pomiędzy przewodami wiązkowymi 0,5 m zawieszone na słupie typu Y52 umiejscowiony od osi przewodu toru prądowego L linii przesyłowej na okręgu, którym przesyłany jest prąd o napięciu 400 kV, w odległości 6 m. Ekranujące elementy przewodzących SW1, SW2, SW3, .„, SW9 poprzez izolator mocuje się do przewodu toru prądowego L. Dla powyższych wariantów wyniki analizy pokazały, że maksymalne natężenie pola elektrycznego rejestrowane na wysokości h = 2 m nad poziomem terenu pochodzące od nieekranowanej linii napowietrznej 400 kV wynosi niespełna 2 kV/m. Po analizie rozkładu pola elektrycznego dla układu przewodów toru prądowego L linii przesyłowej otoczonych koncentrycznie ekranującymi elementami przewodzącymi SW1, SW2, SW3, ..., SW9 w odległości 6 m po pełnym okręgu, okazało się, że następuje szczelne zamknięcie źródeł pola w przewodzących obudowach powoduje właściwie 100% redukcję natężenia pola elektrycznego poza tymi konstrukcjami, a cały rozkład pola ma miejsce wewnątrz wyżej wymienionych ekranujących elementów przewodzących SW1, SW2, SW3, .„, SW9. Dla przypadku, w którym pod przewodem toru prądowego L linii przesyłowej ekranujące elementy przewodzące SW1, SW2, SW3, ..., SW9 są rozmieszczone na odcinku okręgu stanowiącego jego połowę, maksymalne natężenie pola elektrycznego rejestrowane na wysokości 2 m ponad poziomem ziemi wynosi znacznie mniej niż 0,1 kV/m, na przykład identyfikacja pola elektrycznego metodą elementów różnicowych dla takiego przypadku die Emax = 0,032 kV/m. Wszystkie opisane wyżej warianty stanowią rozwiązania pośrednie pomiędzy rozkład em pola elektrycznego linii przesyłowej pozbawionej systemu ekranowania oraz takiej linii, której przewody toru prądowego L w dolnej przestrzeni otoczone są ekranującymi elementami przewodzącymi SW1, SW2, SW3, ..., SW9 uziemione i zamocowane są trwale do konstrukcji wsporczych ponadto rozmieszczone symetrycznie na połowie okręgu, którego oś leży w osi przewodu toru prądowego L. Ilość i rozmieszczenie zastosowanych przewodzących elementów ekranujących SW1, SW2, SW3, .„, SW9 oraz ich odległość względem każdego przewodu toru prądowego L linii przesyłowej powinno być każdorazowo poprzedzone analizą zarówno najbliższego otoczenia linii przesyłowej jak i spodziewanych efektów uzyskanych w otoczeniu linii niskiej częstotliwości, w której będzie częściowo eliminowane szkodliwe pole elektromagnetyczne. Zastosowanie trzech lub więcej przewodzących elementów ekranujących SW1, SW2, SW3, .„, SW9 na każdy przewód toru prądowego L powoduje obniżenie maksymalnej wartości natężenia pola elektrycznego poniżej 1 kV/m. Zastosowanie przewodzących elementów ekranujących SW1, SW2, SW3, ..., SW9 w formie dodatkowych uziemionych przewodów umieszczonych pod linią przesyłową powoduje, że niewielkiemu powiększeniu ulega odległość pomiędzy dwoma maksimami natężenia pola elektrycznego jednakże z powodu ograniczenia wartości maksimów jest to bez znaczenia z punktu widzenia obowiązujących przepisów dotyczących natężenia pola elektrycznego o częstotliwości 50 Hz.For a low-frequency power line mounted on 400 kV Y52 poles, geometrical configurations of the shielding conductive elements SW1, SW2, SW3, ..., SW9 constituting ungrounded conductors, e.g. steel type FL 70 mm ² through an insulator attached to the conductor of the current track L, grounded aluminum with a steel core type AFL 120 mm ² through an insulator attached to the conductor of the L conductor or a bundle conductor of the AFL type 350 mm ² with a distance between the bundled conductors 0.5 m suspended on a Y52 type pillar located from the axis of the conductor L of the transmission line on a circle which transmits a current with a voltage of 400 kV at a distance of 6 m. Shielding conductive elements SW1, SW2, SW3, ", SW9 through an insulator is attached to the conductor of the current track L. For the above variants, the analysis results showed that the maximum electric field strength recorded at a height of h = 2 m above ground level coming from an unshielded overhead line 400 kV is less than 2 kV / m. After the analysis of the electric field distribution for the system of conductors of the current track L of the transmission line surrounded by concentrically shielding conducting elements SW1, SW2, SW3, ..., SW9 at a distance of 6 m along a full circle, it turned out that the field sources in the conductive casings are sealed tightly actually 100% reduction of the electric field strength outside these structures, and all field distribution takes place inside the above-mentioned conductive screening elements SW1, SW2, SW3, ", SW9. For the case where, under the conductor of the current track L of the transmission line, the shielding conductive elements SW1, SW2, SW3, ..., SW9 are arranged on the segment of the circle constituting its half, the maximum electric field intensity recorded at a height of 2 m above ground level is much lower than 0.1 kV / m, for example identification of the electric field by the method of differential elements for such a case die Emax = 0.032 kV / m. All the variants described above are intermediate solutions between the electric field distribution of a transmission line without a shielding system and a line where the conductors of the current path L in the lower space are surrounded by shielding conductive elements SW1, SW2, SW3, ..., SW9, grounded and permanently attached for supporting structures, moreover, symmetrically arranged on a half of a circle, the axis of which lies in the axis of the conductor L. The number and arrangement of the used conductive screening elements SW1, SW2, SW3, ", SW9 and their distance in relation to each conductor of the current track L of the transmission line should be each time preceded by an analysis of both the immediate vicinity of the transmission line and the expected effects obtained in the vicinity of the low-frequency line, in which the harmful electromagnetic field will be partially eliminated. The use of three or more conductive screening elements SW1, SW2, SW3, ", SW9 for each conductor of the L current path reduces the maximum value of the electric field strength below 1 kV / m. The use of conductive screening elements SW1, SW2, SW3, ..., SW9 in the form of additional earthed wires placed under the transmission line causes that the distance between the two electric field strengths is slightly enlarged, however, due to the limitation of the maximum values, it is irrelevant from the point of view of current regulations on electric field strength with a frequency of 50 Hz.

Wykaz oznaczeń na rysunku:List of symbols in the drawing:

C - styk, połączenie galwaniczneC - contact, galvanic connection

CL - warstwa przewodzącaCL - conductive layer

DL - warstwa dielektrycznaDL - dielectric layer

E - uziom, układ uziomowyE - earth electrode, earth system

L - przewód toru prądowegoL - conductor of the current path

RD - rdzeń dielektrycznyRD - dielectric core

SL - warstwa półprzewodzącaSL - semi-conductive layer

SW1-SW9 - ekranujący element przewodzącySW1-SW9 - shielding conductive element

Z - impedancja - rezystor/włączona szeregowoZ - impedance - resistor / connected in series

Claims

Patent claims

1. Low-frequency power line partially eliminating the harmful electromagnetic field, containing shielding elements placed parallel to the conductors of the transmission line current path, characterized in that at a distance that maintains a safe isolation distance from at least one conductor of the current path (L) at least one insulator is mounted on the insulator shielding conductive element (SW1, SW2, SW3, ", SW9).

2. The line according to claim The method according to claim 1, characterized in that the shielding conductive elements (SW1, SW2, SW3, ..., SW9) are distributed on a circle centered on the symmetry axis of the conductor of the current track (L).

3. The line according to claim The process of claim 1, characterized in that the shielding conductive element (SW1, SW2, SW3, ", SW9) has a dielectric core (RD) on which a conductive layer (CL) is applied.

4. The line according to claim 6. The method of claim 1, characterized in that the shielding conductive element (SW1, SW2, SW3, ..., SW9) has a dielectric core (RD) on which at least one conductive layer (CL) is applied alternately with at least one dielectric layer ( DL).

5. The line according to claim 4. A method according to claim 4, characterized in that an outer semiconducting layer (SL) is applied to the conducting element (SW1, SW2, SW3, ..., SW9).

6. The line according to claim 4. The method of claim 4, characterized in that the conductive layer (CL) has a contact (C) galvanically connected to the earth electrode (E).

7. The line according to claim A resistor (Z), preferably adjustable, with variable resistance / impedance, is connected in series between the contact (C) and the earth electrode (E).

8. The line according to p. The method of claim 1, characterized in that the shielding conductive element (SW1, SW2, SW3, ..., SW9) is a unearthed metal wire.

9. The line according to p. 5. The conductive shielding element (SW1, SW2, SW3, ..., SW9) is attached to the support structures of power poles.