External Magnetic Field of Urban Transformer Substations and Methods of Its Normalization

Abstract

Целью работы является исследование внешнего магнитного поля городских трансформаторных подстанций (ТП) и методов его уменьшения в близлежащих жилых помещениях до нормативного уровня. Выполнены комплексные экспериментальные исследования магнитного поля частотой 50 Гц, создаваемого типовыми городскими ТП во внешней среде. Показано, что индукция магнитного поля в близлежащих жилых помещениях не превышает нормативного уровня (0,5 мкТл), если помещения расположены на расстояниях более 8 м от корпуса ТП. Предложена мультидипольная математическая модель для расчета внешнего магнитного поля ТП и приведен пример ее практического использования для расчета индукции внешнего магнитного поля, создаваемого в близлежащем жилом помещении ТП мощностью 715 кВА, встроенной в жилой дом. Приведено сравнение результатов расчета и эксперимента. Показано, что встроенные в жилые дома ТП могут создавать в соседних жилых помещениях опасное для здоровья населения магнитное поле с индукцией 1,5-7 мкТл, что в 3-14 раз превышает его нормативный уровень. Предложены методы нормализации внешнего магнитного поля встроенных ТП, основанные на совершенствовании конструкции ТП, а также методах внешнего пассивного и активного экранирования (компенсации). Библ. 22, рис. 9. Ключевые слова: трансформаторная подстанция, внешнее магнитное поле, жилые помещения, мультидипольная модель, методы нормализации.

Active Shielding of External Magnetic Field of Built-in Transformer Substations

“…Much attention is paid to the problem of protecting the living environment from the influence of the magnetic field (MF) of electric power facilities around the world, since power frequency (50-60 Hz) MF is dangerous to human health even with its weak but prolonged exposure [1,2]. The main sources of MF in a residential environment are overhead and cable power lines (PLs) located in residential areas, as well as urban transformer substations (TSs) [3].…”

“…Urban TSs are located in separate buildings or are built into residential buildings [3]. The most acute problem of reducing external MF of the TS is in residential buildings with built-in TS [2][3][4], when the distance between the TS and residential premises is reduced to several meters. Such buildings ( Fig.…”

“…The studies conducted by the authors [3] show that the external MF of typical built-in TSs with power of 400 (800) kVA can exceed the level of sanitary standards in residential premises adjacent to the transformer substation by 3-10 times, which requires measures to reduce their MF. In this case, the main source of the external TS MF is their current leads, and the scattering MF of TS transformers at distances greater than 2 m from the transformer substation can be neglected [3].…”

“…The most urgent problem is the reduction of the TS MF in old buildings with built-in TS ( Fig. 1), when the practical use of methods to reduce MF due to the improvement of the design of TS [3] is difficult. Currently, the most common technique in practice of reducing the MF in the spaces adjacent to the TS is passive shielding of the walls (ceilings) of the TS premises by electromagnetic (magnetostatic) shields [7].…”

“…Therefore, a promising method of reducing the TS MF is active shielding (compensation) of the MF [3,[8][9][10][11][12][13][14]. Moreover, the global trend in the development of active shielding systems (ASS) aims to optimize their design for energy consumption and cost, provided that the necessary shielding efficiency is provided.…”