По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 621.3.013:621.311

Внешнее магнитное поле городских трансформаторных подстанций и методы его нормализации*

Розов В. Ю. д-р техн. наук, чл.-корр., НАН Государственное учреждение «Институт технических проблем магнетизма Национальной академии наук Украины», Харьков, Украина
Пелевин Д. Е. канд. техн. наук, Государственное учреждение «Институт технических проблем магнетизма Национальной академии наук Украины», Харьков, Украина
Кундиус Е. Д. аспирант, Государственное учреждение «Институт технических проблем магнетизма Национальной академии наук Украины», Харьков, Украина

Выполнены комплексные экспериментальные исследования магнитного поля (МП) частотой 50 Гц, создаваемого типовыми городскими трансформаторными подстанциями (ТП) во внешней среде. Предложена мультидипольная математическая модель для расчета внешнего МП ТП и приведен пример ее практического использования для расчета индукции внешнего МП, создаваемого в близлежащем жилом помещении ТП мощностью 715 кВА, встроенной в жилой дом. Приведено сравнение результатов расчета и эксперимента. Предложены методы нормализации внешнего МП встроенных ТП, основанные на совершенствовании конструкции ТП, а также методах внешнего пассивного и активного экранирования (компенсации).

Литература:

1. Сердюк А. М., Думанський В. Ю., Біткін  С. В., Дідик  Н. В., Думанський Ю. Д., та інші. Гігієнічне обґрунтування вимог до розміщення та експлуатації кабельних ліній електропередачі та їх обладнання в умовах сучасної міської забудови // Гігієна населених місць: Сб. наук. пр. — К., 2015. — Вип. 66. — С. 20–29.

2. Правила улаштування електроустановок. — 5-те вид., переробл. й доповн. (станом на 22.08.2014). — Х.: Форт, 2014. — 800 с.

3. Розов  В.Ю., Реуцкий  С.Ю., Пелевин Д. Е., Пилюгина О.Ю. Магнитное поле линий электропередачи и методы его снижения до безопасного уровня // Технічна електродинаміка.  — 2013.  — № 2. — С. 3–9.

4. Кузнецов  Б.И., Никитина  Т.Б., Бовдуй И.В., Волошко А.В., Виниченко Е.В., Кобылянский Б.Б. Cинтез систем активного экранирования магнитного поля воздушных линий электропередачи на основе многокритериальной оптимизации / Електротехніка і електромеханіка  — 2016.  — №  6.  — С. 26–30. doi: 10.20998/2074-272X. 2016.6.05.

5. Розов В.Ю., Добродеев П.Н., Квицинский А.А. Двухконтурное пассивное экранирование магнитного поля высоковольтных кабельных линий в  зонах соединительных муфт // Технічна електродинаміка. — 2017. — № 1. — С. 23–28.

6. Ополева Г.Н. Схемы и подстанции электроснабжения. Справочник. — М: Форум-Инфра. — 2006. — 480 с.

7. Alotto  P., Guarnieri  M., Moro  F., Turri R. Mitigation of residential magnetic fieldsgenerated by MV/LV substations // Universities Power Engineering Conference, 42nd International. – 2007. – Pp. 832–836. doi: 10.1109/UPEC. 2007.4469057.

8. Розов В.Ю. Внешние магнитные поля силового электрооборудования и методы их уменьшения. Препр. НАН Украины. Ин-т электродинамики; №772. — К.: 1995. — 42 с.

9. Розов В.Ю., Ерисов А.В., Лупиков В.С. Особенности снижения внешних магнитных полей распределительных устройств и полупроводниковых преобразователей. Препр. НАН Украины. Ин-т электродинамики; №791. — К.: 1996. — 46 с. 10.Заутнер  Ф.Л., Пилюгина  О.Ю., Розов В.Ю. Вероятностный метод прогнозирования электромагнитных помех электрооборудования в низкочастотном диапазоне // Технічна електродинаміка. — 1994. — № 1. — С. 3–6. 11.Розов  В.Ю. Построение систем автоматической компенсации внешних магнитных полей подвижных объектов, содержащих ферромагнитные массы // Технічна електродинаміка. Тематичний випуск «Проблеми сучасної електротехніки». — 2002. — Ч. 2. — С. 9–14. 12.Розов  В.Ю., Гетьман  А.В., Петров С.В., Ерисов А.В., Меланченко А. Г., Хорошилов В.С., Шмидт И.Р. Магнетизм космических аппаратов // Технічна електродинаміка. Тематичний випуск «Проблеми сучасної електротехніки». — 2010. — Ч. 2. — С. 144–147. 13.Розов В.Ю., Гринченко В.С., Пелевин Д. Е., Чунихин К.В. Моделирование электромагнитного поля в помещениях жилых домов, расположенных вблизи линий электропередачи // Техническая электродинамика. — 2016. — № 3. — С. 6–9. 14.Szabó J., Jánossy G., Thuróczy G. Survey of residential 50 Hz EMF exposure from transformer stations // Bioelectromagnetics. – 2007. – Vol. 28. – No. 6. – Pp. 48–52. doi: 10.1002/bem. 20264. 15.Burnett J., Du Yaping P. Mitigation of extremely low frequency magnetic fields from electrical installations in high-rise buildings // Building and Environment. – 2002. – Vol. 37. – No. 8–9. – Pp. 769–775. 16.Шидловский  А.К., Розов  В.Ю. Системы автоматической компенсации внешних магнитных полей энергонасыщенных объектов // Технічна електродинаміка. — 1996. — № 1. — С. 3–9. 17.Розов  В.Ю., Ассуиров  Д.А., Реуцкий  С.Ю. Замкнутые системы компенсации магнитного поля технических объектов с различными способами формирования обратных связей // Технічна електродинаміка. Тематичний випуск «Проблеми сучасної електротехніки». — 2008. — Ч. 4. — С. 97–100. 18.Розов  В.Ю., Ассуиров  Д.А. Метод активного экранирования внешнего магнитного поля технических объектов // Технічна електродинаміка. Тематичний випуск «Проблеми сучасної електротехніки». — 2006. — Ч. 3. — С. 13–16. 19.Волошко О.В. Синтез систем активного екранування магнітного поля повітряних ліній електропередачі // Вісник НАН України. — 2017. — № 7. — С. 64–73. 20.Cruz P., Riquelme J.M., de la Villa A., Martínez  J. L. Ga-based passive loop optimization for magnetic field mitigation of transmissionlines: neural network applications in electrical engineering  // Neurocomputing.  – 2007.  – Vol. 70.  – No. 16–18. — pp. 2679–2686. 21.del-Pino-López  J., Giaccone  L., Canova  A., Cruz-Romero  P. Design of active loops for magnetic field mitigation in MV/LV substation surroundings // Electric Power Systems Research. – 2015. – Vol. 119. – Pp. 337–344.

22. Garzia F., Geri A. Active shielding design of indoor MV/LV substations using genetic algorithms optimization  // IEEE Symposium on Electromagnetic Compatibility. – 2003. – Vol. 1, Pp. 197–202.

Магнитное поле (МП) промышленной частоты 50 Гц наиболее опасно для здоровья людей даже при его слабом, но длительном воздействии [1]. Основными источниками, создающими такое МП внутри жилых помещений, являются расположенные в жилых зонах объекты электроэнергетики — воздушные и кабельные линии электропередачи (ЛЭП), а также городские трансформаторные подстанции (ТП).

Предельно допустимый уровень (ПДУ) индукции МП 50 Гц для населения, создаваемого электроустановками, регламентирован в [2] и составляет 10 мкТл на территории жилой застройки и 0,5 мкТл внутри жилых помещений.

Наиболее остро проблема нормализации внешнего магнитного поля (ВМП) ТП стоит в жилых домах со встроенными ТП [2, 6], когда расстояния между ТП и жилыми помещениями уменьшается до нескольких метров. Такие дома (рис. 1) достаточно широко распространены в Украине и других странах. Кроме того, встроенные ТП начали широко использоваться в мире для электроснабжения секций из 10–20 этажей в современных сверхвысотных жилых домах [7] с целью уменьшения потерь электроэнергии. Проблема нормализации их МП также требует своего решения.

В настоящее время наиболее полно исследовано МП ЛЭП и определены методы его уменьшения до безопасного для населения уровня [3–5]. В то же время исследованию ВМП ТП не уделялось должного внимания, хотя в отдельных случаях — при приближении ТП к жилым помещениям — их МП может превышать ПДУ.

Таким образом, ВМП ТП в настоящее время исследовано недостаточно, что затрудняет решение актуальной и социально значимой проблемы нормализации МП частотой 50 Гц в помещениях жилых домов, расположенных вблизи ТП.

Целью работы является исследование ВМП городских ТП и методов его уменьшения до нормативного уровня в близлежащих жилых помещениях.

ТП как источник МП. Городские ТП осуществляют электроснабжение жилых домов. Они выполняют функции преобразования трехфазного высокого напряжения 6 (10) кВ в напряжение 0,38 кВ и распределения электроэнергии напряжением 380 В (220 В) конечным потребителям [2, 6]. Типовые городские ТП (рис. 2) имеют мощность от 100 до 1400 кВА и комплектуются одним либо двумя понижающими трехфазными трансформаторами с заземленной нейтралью. ТП содержат секционированные распределительные устройства (РУ) из токопроводов (шин, кабелей) с необходимой коммутационной, защитной и измерительной аппаратурой.

Для Цитирования:
Розов В. Ю., Пелевин Д. Е., Кундиус Е. Д., Внешнее магнитное поле городских трансформаторных подстанций и методы его нормализации*. Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. 2018;3.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: