Reducing the magnetic field level of single-circuit overhead power lines in multi-storey buildings by means of active and passive shielding

Abstract

The purpose of the work is a theoretical and experimental study of the effectiveness of combined shielding, including active and passive shielding using a continuous screen, of the magnetic field generated by single-circuit power lines with a triangular arrangement of wires inside multi-storey buildings. To achieve this goal, the structure of the combined screen has been determined, which consists of a double-circuit active and a U-shaped solid passive part, and is characterized by increased efficiency in reducing the level of the industrial frequency magnetic field. Designing a combined screen comes down to solving a minimax vector optimization problem, in which the vector objective function is calculated based on solutions to Maxwell's equations in a quasi-stationary approximation using the COMSOL Multiphysics software package. The most important results are the values of the coordinates of the spatial location of two compensation windings, the magnitude of currents and their phases in these windings of the active shielding system, as well as the parameters of the U-shaped continuous passive screen, which made it possible to increase the efficiency of shielding the magnetic field generated by single-circuit lines, calculated during the design of the combined screen. power transmission with a triangular arrangement of wires inside multi-storey buildings.The significance of the results obtained is that practical recommendations are given for the reasonable choice of the spatial arrangement of two shielding windings of a robust active shielding system and the parameters of a Ushaped continuous passive shield of combined shielding of the magnetic field generated by singlecircuit overhead power lines inside multi-storey buildings.

Scopul lucrării este un studiu teoretic și experimental al eficacității ecranării combinate, incluzând ecranarea activă și pasivă cu ajutorul unui ecran continuu a câmpului magnetic generat de liniile electrice cu un singur circuit cu o dispoziție triunghiulară a firelor în interiorul clădirilor cu mai multe etaje. Pentru a atinge acest obiectiv, a fost determinată structura ecranului combinat, care constă dintr-un circuit dublu activ și piesă pasivă solidă în formă de U și se caracterizează printr-o eficiență crescută în reducerea nivelului câmpului magnetic de frecvență industrială. Proiectarea unui ecran combinat se reduce la rezolvarea unei probleme de optimizare vectorială minimax, în care funcția obiectiv vectorială este calculată pe baza soluțiilor ecuațiilor lui Maxwell într-o aproximare cvasi-staționară folosind pachetul software COMSOL Multiphysics. Cele mai importante rezultate sunt valorile coordonatelor locației spațiale a două înfășurări de compensare, mărimea curenților și fazele acestora în aceste înfășurări ale sistemului de ecranare activ, precum și parametrii ecranului pasiv continuu în formă de U. , care a făcut posibilă creșterea eficienței de ecranare a câmpului magnetic generat de liniile cu un singur circuit, calculată în timpul proiectării ecranului combinat de transmisie a puterii cu un aranjament triunghiular de fire în interiorul clădirilor cu mai multe etaje. Semnificația rezultatelor obținute este aceea că sunt date recomandări practice pentru alegerea rezonabilă a aranjamentului spațial a două înfășurări de ecranare a unui sistem de ecranare activ robust și a parametrilor unui ecran pasiv continuu în formă de U.

Целью работы является теоретическое и экспериментальное исследование эффективности комбинированного экранирования, включающего активное и пассивное экранирование с помощью сплошного экрана, магнитного поля, генерируемого одноцепными линиями электропередачи с треугольным расположением проводов внутри многоэтажных домов. Для достижения поставленной цели определена структура комбинированного экрана, который состоит из двухконтурной активной и П-образной сплошной пассивной части, и характеризуется повышенной эффективностью снижения уровня магнитного поля промышленной частоты. Проектирование комбинированного экрана сводится к решению задачи минимаксной векторной оптимизации, в которой векторная целевая функция вычисляется на основании решений уравнений Максвелла в квазистационарном приближении с использованием пакета программ COMSOL Multiphysics. Решение задачи минимаксной векторной оптимизации вычисляется на основе алгоритмов оптимизации мультироем частиц из Паретооптимальных решений с учетом бинарных отношений предпочтения. В ходе проектирования комбинированного экрана вычислены координаты пространственного расположения двух компенсационных обмоток, а также величины токов и их фаз в обмотках системы активного экранирования, а также параметры П-образного сплошного пассивного экрана. Наиболее важными результатами являются рассчитанные, в ходе проектирования комбинированного экрана, значения координат пространственного расположения двух компенсационных обмоток, величины токов и их фаз в этих обмотках системы активного экранирования, а также параметры П-образного сплошного пассивного экрана, позволившие повысить эффективность экранирования магнитного поля, генерируемого одноцепными линиями электропередачи с треугольным расположением проводов внутри многоэтажных домов. Значимость полученных результатов состоит в том, что приводятся практические рекомендации по обоснованному выбору пространственного расположения двух экранирующих обмоток робастной системы активного экранирования и параметров П-образного сплошного пассивного экрана комбинированного экранирования магнитного поля, генерируемого одноцепными воздушными линиями электропередачи внутри многоэтажных домов. Показана возможность снижения уровня индукции исходного магнитного поля до уровня санитарных норм.