Synthesis of combined shielding system for overhead power lines magnetic field normalization in residential building space

Synthesis of combined shielding system for overhead power lines magnetic field normalization in residential building space

Problem. Most studies of power frequency magnetic field reduced to safe level in residential buildings located near overhead power lines carried out based on two-dimensional magnetic field modeling, which does not allow studying of original magnetic field shielding effectiveness in residential build...

Full description

Saved in:
Bibliographic Details
Date:2025
Main Authors: Kuznetsov, B. I., Nikitina, T. B., Bovdui, I. V., Chunikhin, K. V., Kolomiets, V. V., Kobylianskyi, B. B.
Format: Article
Language:English
Published: National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and Аnatolii Pidhornyi Institute of Power Machines and Systems of NAS of Ukraine 2025
Subjects:
overhead power line
magnetic field
combined electromagnetic active and passive shielding system
synthesis computer simulation
experimental research
Online Access:http://eie.khpi.edu.ua/article/view/342080
Tags: Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:Electrical Engineering & Electromechanics

Institution

Electrical Engineering & Electromechanics
id eiekhpieduua-article-342080
record_format ojs
institution Electrical Engineering & Electromechanics
baseUrl_str
datestamp_date 2025-11-01T22:19:02Z
collection OJS
language English
topic overhead power line
magnetic field
combined electromagnetic active and passive shielding system
synthesis computer simulation
experimental research
spellingShingle overhead power line
magnetic field
combined electromagnetic active and passive shielding system
synthesis computer simulation
experimental research
Kuznetsov, B. I.
Nikitina, T. B.
Bovdui, I. V.
Chunikhin, K. V.
Kolomiets, V. V.
Kobylianskyi, B. B.
Synthesis of combined shielding system for overhead power lines magnetic field normalization in residential building space
topic_facet повітряна лінія електропередачі
магнітне поле
система комбінованого електромагнітного активного та пасивного екранування
синтез комп’ютерного моделювання
експериментальне дослідження
overhead power line
magnetic field
combined electromagnetic active and passive shielding system
synthesis computer simulation
experimental research
format Article
author Kuznetsov, B. I.
Nikitina, T. B.
Bovdui, I. V.
Chunikhin, K. V.
Kolomiets, V. V.
Kobylianskyi, B. B.
author_facet Kuznetsov, B. I.
Nikitina, T. B.
Bovdui, I. V.
Chunikhin, K. V.
Kolomiets, V. V.
Kobylianskyi, B. B.
author_sort Kuznetsov, B. I.
title Synthesis of combined shielding system for overhead power lines magnetic field normalization in residential building space
title_short Synthesis of combined shielding system for overhead power lines magnetic field normalization in residential building space
title_full Synthesis of combined shielding system for overhead power lines magnetic field normalization in residential building space
title_fullStr Synthesis of combined shielding system for overhead power lines magnetic field normalization in residential building space
title_full_unstemmed Synthesis of combined shielding system for overhead power lines magnetic field normalization in residential building space
title_sort synthesis of combined shielding system for overhead power lines magnetic field normalization in residential building space
title_alt Synthesis of combined shielding system for overhead power lines magnetic field normalization in residential building space
description Problem. Most studies of power frequency magnetic field reduced to safe level in residential buildings located near overhead power lines carried out based on two-dimensional magnetic field modeling, which does not allow studying of original magnetic field shielding effectiveness in residential building edges. The goal of the work is synthesis of combined active and multi-circuit passive shielding system to improve shielding efficiency of initial magnetic field to sanitary standards level in residential building edges generated by overhead power lines. Methodology. System synthesis methodology based on vector game solution, in which vector payoff calculated based on of Maxwell’s equations solution in a quasi-stationary approximation using the COMSOL Multiphysics software. Vector game solution calculated based on hybrid optimization algorithm, which globally explores synthesis search space using Particle Swarm Optimization and gradient-based Sequential Quadratic Programming to rapidly calculated optimum synthesis point from Pareto optimal solutions taking into account binary preference relations. Results. During combined active and multi-circuit passive shielding system synthesisspatial arrangement coordinates of 16 contours of passive shield and two compensating windings, as well as windings currents and phases of active shield calculated. New scientific results are theoretical and experimental studies of synthesized combined active and multi-circuit passive shielding system efficiency for magnetic field created by overhead power lines. Scientific novelty. For the first time synthesis methodology for combined active and multi-circuit passive shielding system taking into account original field shielding effectiveness decrease in residential building edges for more effective reduction of industrial frequency magnetic field created by overhead power lines developed. Practical value. Practical recommendations for the reasonable choice of the spatial arrangement of a multi-circuit passive shield and two shielding windings of active shielding system for magnetic field created by overhead power lines are given. The possibility of reducing the initial magnetic field induction to the sanitary standards level is shown. References 42, figures 16.
publisher National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and Аnatolii Pidhornyi Institute of Power Machines and Systems of NAS of Ukraine
publishDate 2025
url http://eie.khpi.edu.ua/article/view/342080
work_keys_str_mv AT kuznetsovbi synthesisofcombinedshieldingsystemforoverheadpowerlinesmagneticfieldnormalizationinresidentialbuildingspace
AT nikitinatb synthesisofcombinedshieldingsystemforoverheadpowerlinesmagneticfieldnormalizationinresidentialbuildingspace
AT bovduiiv synthesisofcombinedshieldingsystemforoverheadpowerlinesmagneticfieldnormalizationinresidentialbuildingspace
AT chunikhinkv synthesisofcombinedshieldingsystemforoverheadpowerlinesmagneticfieldnormalizationinresidentialbuildingspace
AT kolomietsvv synthesisofcombinedshieldingsystemforoverheadpowerlinesmagneticfieldnormalizationinresidentialbuildingspace
AT kobylianskyibb synthesisofcombinedshieldingsystemforoverheadpowerlinesmagneticfieldnormalizationinresidentialbuildingspace
first_indexed 2025-11-02T02:08:55Z
last_indexed 2025-11-02T02:08:55Z
_version_ 1851774459230289920
spelling eiekhpieduua-article-3420802025-11-01T22:19:02Z Synthesis of combined shielding system for overhead power lines magnetic field normalization in residential building space Synthesis of combined shielding system for overhead power lines magnetic field normalization in residential building space Kuznetsov, B. I. Nikitina, T. B. Bovdui, I. V. Chunikhin, K. V. Kolomiets, V. V. Kobylianskyi, B. B. повітряна лінія електропередачі магнітне поле система комбінованого електромагнітного активного та пасивного екранування синтез комп’ютерного моделювання експериментальне дослідження overhead power line magnetic field combined electromagnetic active and passive shielding system synthesis computer simulation experimental research Problem. Most studies of power frequency magnetic field reduced to safe level in residential buildings located near overhead power lines carried out based on two-dimensional magnetic field modeling, which does not allow studying of original magnetic field shielding effectiveness in residential building edges. The goal of the work is synthesis of combined active and multi-circuit passive shielding system to improve shielding efficiency of initial magnetic field to sanitary standards level in residential building edges generated by overhead power lines. Methodology. System synthesis methodology based on vector game solution, in which vector payoff calculated based on of Maxwell’s equations solution in a quasi-stationary approximation using the COMSOL Multiphysics software. Vector game solution calculated based on hybrid optimization algorithm, which globally explores synthesis search space using Particle Swarm Optimization and gradient-based Sequential Quadratic Programming to rapidly calculated optimum synthesis point from Pareto optimal solutions taking into account binary preference relations. Results. During combined active and multi-circuit passive shielding system synthesisspatial arrangement coordinates of 16 contours of passive shield and two compensating windings, as well as windings currents and phases of active shield calculated. New scientific results are theoretical and experimental studies of synthesized combined active and multi-circuit passive shielding system efficiency for magnetic field created by overhead power lines. Scientific novelty. For the first time synthesis methodology for combined active and multi-circuit passive shielding system taking into account original field shielding effectiveness decrease in residential building edges for more effective reduction of industrial frequency magnetic field created by overhead power lines developed. Practical value. Practical recommendations for the reasonable choice of the spatial arrangement of a multi-circuit passive shield and two shielding windings of active shielding system for magnetic field created by overhead power lines are given. The possibility of reducing the initial magnetic field induction to the sanitary standards level is shown. References 42, figures 16. Проблема. Більшість досліджень з зниження рівня магнітного поля промислової частоти в житлових будинках, що розташовані поблизу повітряних ліній електропередачі, до безпечного рівня, виконані на основі двовимірного моделювання магнітного поля, що не дозволяє вивчати ефективність екранування вихідного магнітного поля на краях житлових будинків. Метою роботи є синтез комбінованої активної та багатоконтурної пасивної електромагнітної екрануючої систем для підвищення ефективності екранування вихідного магнітного поля до рівня санітарних норм на краях житлових будинків, що генерується повітряними лініями електропередачі. Методологія. Методологія синтезу системи заснована на рішенні векторної гри, в якій векторний виграш розраховується на основі розв’язку рівнянь Максвелла в квазістаціонарному наближенні за допомогою програмного пакету COMSOL Multiphysics. Рішення векторної гри обчислюється на основі гібридного алгоритму оптимізації, яке глобально досліджує простір пошуку для синтезу за допомогою оптимізації роєм частинок та градієнтного послідовного квадратичного програмування для швидкого обчислення оптимальної точки синтезу з системи Парето оптимальних рішень з урахуванням бінарних відношень переваг. Результати. В процесі синтезу активної та багатоконтурної пасивної електромагнітної екрануючих систем розраховано координати просторового розташування 16 контурів пасивного екрану та двох компенсаційних обмоток системи активного екранування, а також струм та фази компенсуючих обмоток системи активного екранування. Новими науковими результатами є теоретичні та експериментальні дослідження ефективності синтезованої комбінованої активної та багатоконтурної пасивної електромагнітних екрануючих систем магнітного поля, що створюється повітряними лініями електропередачі. Наукова новизна. Вперше запропонована методологія синтезу комбінованих активних та багатоконтурних пасивних електромагнітних екрануючих систем з урахуванням ефективності екранування вихідного поля на краях житлових будинків з метою більш ефективного зниження магнітного поля промислової частоти, що генерується повітряними лініями електропередачі. Практична значимість. Надано практичні рекомендації щодо обґрунтованого вибору просторового розташування багатоконтурного пасивного екрана та двох екрануючих обмоток системи активного екранування магнітного поля, що генерується повітряними лініями електропередачі. Показана можливість зниження індукції вихідного магнітного поля до рівня санітарних норм. Бібл. 42, рис. 16. National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and Аnatolii Pidhornyi Institute of Power Machines and Systems of NAS of Ukraine 2025-11-02 Article Article application/pdf http://eie.khpi.edu.ua/article/view/342080 10.20998/2074-272X.2025.6.06 Electrical Engineering & Electromechanics; No. 6 (2025); 40-50 Электротехника и Электромеханика; № 6 (2025); 40-50 Електротехніка і Електромеханіка; № 6 (2025); 40-50 2309-3404 2074-272X en http://eie.khpi.edu.ua/article/view/342080/329970 Copyright (c) 2025 B. I. Kuznetsov, T. B. Nikitina, I. V. Bovdui, K. V. Chunikhin, V. V. Kolomiets, B. B. Kobylianskyi http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0

Similar Items