Вісник НАН УКраїни. 2014. №8. С. 71-76.
ГРІНЧЕНКО Володимир Сергійович –
кандидат технічних наук, науковий співробітник
Державної установи «Інститут технічних проблем магнетизму НАН України»
ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ЕКРАНУВАННЯ
ТЕХНОГЕННОГО МАГНІТНОГО ПОЛЯ ВИСОКОВОЛЬТНИХ КАБЕЛЬНИХ ЛІНІЙ
За матеріалами наукового повідомлення на засіданні Президії НАН України 7 травня 2014 року
Розроблено метод чисельного моделювання процесу електромагнітного екранування магнітного поля підземних кабельних ліній електропередачі. За допомогою цього методу досліджено екранувальні властивості різноманітних незамкнених електромагнітних екранів, що складаються з кількох тонкостінних плоских або U-подібних електропровідних елементів. Запропоновано нову конструкцію екрана з двох U-подібних електропровідних елементів, яка дозволяє приблизно на 20% збільшити ефективність екранування магнітного поля кабельної лінії порівняно з відомими електромагнітними екранами еквівалентної металомісткості. Досліджено можливість зниження магнітного поля кабельних ліній електропередачі завдяки використанню власних екранів високовольтних кабелів.
Ключові слова: електромагнітне екранування, підземна кабельна лінія, U-подібний екран, чисельне моделювання.
Магнітне поле промислової частоти є техногенним фактором навколишнього середовища. Одним із його джерел є лінії електропередачі (ЛЕП). Сьогодні в Україні довжина високовольтних повітряних ЛЕП, розташованих у зонах житлової забудови, вимірюється тисячами кілометрів. Результати медико-статистичних досліджень переконливо свідчать, що створюване ними магнітне поле промислової частоти негативно впливає на здоров’я населення: дія низькочастотного магнітного поля спричинює зміни в гематологічних параметрах крові та імунному статусі людини, негативно позначається на репродуктивній, центральній нервовій та серцево-судинній системах, а також на біоелектричній активності головного мозку. Унаслідок цього більшість країн світу, в тому числі й Україна, запроваджують дедалі жорсткіші санітарні норми щодо гранично допустимого рівня магнітної індукції низькочастотного поля. Так, нові санітарні нормативи України передбачають обмеження до рівня 10 мкТл діючого значення магнітної індукції поля частотою 50 Гц у зоні житлової забудови.
Сьогодні найперспективнішим засобом передавання електричної енергії в житлових зонах є підземні високовольтні кабелі з ізоляцією зі зшитого поліетилену. Основні конструктивні елементи таких кабелів наведено на рис. 1. Типова трифазна кабельна лінія електропередачі складається з трьох однофазних високовольтних кабелів з робочим струмом у кілька кілоамперів (рис. 2). Кабельні лінії електропередачі, на відміну від традиційних повітряних ЛЕП, створюють на порядок менше магнітне поле. Крім того, вони не потребують відчуження значних земельних ділянок, вартість яких постійно зростає. Проте величина магнітної індукції кабельних ліній може перевищувати гранично допустимий санітарний рівень, що спричинює необхідність вживати заходів щодо її зменшення.
Найпоширенішим методом зниження рівня магнітного поля високовольтних кабельних ліній є електромагнітне екранування. Принцип дії електромагнітного екрана такий. Під дією первинного магнітного поля (у нашому випадку поля кабельної лінії) у стінках екрана, який виготовляють з матеріалу з високою електропровідністю, індукуються струми провідності. Індуковані струми створюють протилежно спрямоване вторинне поле, яке й компенсує первинне магнітне поле. Тому електромагнітні екрани виготовляють переважно з алюмінію, оскільки він має високу питому електропровідність за відносно невеликої вартості. Повний текст (PDF).