ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ КОНТУРНОГО ЭКРАНИРОВАНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ
Proposed a method for increasing the efficiency of the screening of the magnetic field of cable lines in the area of twopoint bonding of single-core cable screens, based on an increase of inductance of the closed screen circuits by using of additional ferromagnetic cores covering the cables. Present...
Збережено в:
| Дата: | 2016 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Інститут електродинаміки НАН України, Київ
2016
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/835 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Technical Electrodynamics |
| Завантажити файл: |  |
Репозитарії
Technical Electrodynamics| _version_ | 1870202531572875264 |
|---|---|
| author | Розов, В.Ю. Добродеев, П.Н. Ерисов, А.В. Ткаченко, А.О. |
| author_facet | Розов, В.Ю. Добродеев, П.Н. Ерисов, А.В. Ткаченко, А.О. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "В.Ю. Розов",
"institution": "ГУ “Институт технических проблем магнетизма НАН Украины”, ул. Индустриальная, 19, Харьков, 61106, Украина"
},
{
"author": "П.Н. Добродеев",
"institution": "ГУ “Институт технических проблем магнетизма НАН Украины”, ул. Индустриальная, 19, Харьков, 61106, Украина"
},
{
"author": "А.В. Ерисов",
"institution": "ГУ “Институт технических проблем магнетизма НАН Украины”, ул. Индустриальная, 19, Харьков, 61106, Украина"
},
{
"author": "А.О. Ткаченко",
"institution": "ГУ “Институт технических проблем магнетизма НАН Украины”, ул. Индустриальная, 19, Харьков, 61106, Украина"
}
] |
| author_sort | Розов, В.Ю. |
| baseUrl_str | https://techned.org.ua/index.php/techned/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2022-12-24T16:12:29Z |
| description | Proposed a method for increasing the efficiency of the screening of the magnetic field of cable lines in the area of twopoint bonding of single-core cable screens, based on an increase of inductance of the closed screen circuits by using of additional ferromagnetic cores covering the cables. Presented results of theoretical and experimental studies, confirming the 2-4-fold increase in shielding effectiveness using the method. The recommendations on the choice of the value of the inductance introduced depending on the desired rate of screening, cable parameters and the length of the shielded area. References 5, figures 5. |
| doi_str_mv | 10.15407/techned2016.04.005 |
| first_indexed | 2026-06-16T01:11:29Z |
| format | Article |
| fulltext |
ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2016. № 4 5
ТЕОРЕТИЧНА ЕЛЕКТРОТЕХНІКА ТА ЕЛЕКТРОФІЗИКА
УДК 621.315.2:537.811
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ КОНТУРНОГО ЭКРАНИРОВАНИЯ МАГНИТНОГО
ПОЛЯ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ
В.Ю. Розов*, чл.- корр. НАН Украины, П.Н. Добродеев, канд.техн.наук, А.В. Ерисов, А.О. Ткаченко
ГУ “Институт технических проблем магнетизма НАН Украины”,
ул. Индустриальная, 19, Харьков, 61106, Украина. E-mail: office.ntcmto@nas.gov.ua
Предложен метод повышения эффективности экранирования магнитного поля кабельных линий в зоне дву-
стороннего заземления экранов одножильных кабелей, основанный на увеличении индуктивности замкнутых
экранных контуров за счет использования дополнительных ферромагнитных сердечников, охватывающих ка-
бели. Приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований, подтверждающие 2-4-крат-
ное повышение эффективности экранирования при использовании метода. Даны рекомендации по выбору ве-
личины вносимой индуктивности в зависимости от требуемого коэффициента экранирования, параметров
кабелей и протяженности экранируемой зоны. Библ. 5, рис. 5.
Ключевые слова: кабельная линия, магнитное поле, экранный контур, ферромагнитный сердечник.
При прокладке трехфазных высоковольтных кабельных линий (КЛ) с изоляцией из сшитого полиэти-
лена [1, 2] может возникать проблема превышения санитарных норм по магнитному полю (МП) в зоне жилой
застройки. Одним из методов ее решения является зональное экранирование МП КЛ, которое в простейшем
случае может быть выполнено путем двустороннего заземления экранов кабелей КЛ (рис. 1, а), когда замкну-
тые экраны (рис. 1, б) выступают в качестве экранных контуров [3]. При этом достигается коэффициент экра-
нирования Э=1/m, который обратно пропорционален определенному в [4] коэффициенту ослабления m МП КЛ.
При минимальном расстоянии между кабелями коэффициент экранирования Э не превышает 2, что не всегда
достаточно для обеспечения санитарных норм по МП, которые составляют 0,5 мкТл для жилых помещений и
10 мкТл − для зоны жилой застройки [5].
Цель работы заключается в разработке метода повышения эффективности экранирования МП КЛ в зо-
не двустороннего заземления экранов кабелей.
Значение коэффициента экранирования КЛ при двустороннем заземлении экранов ее кабелей может
быть определено на основе полученных в [4]
соотношений
( ) ( )
Э
*
2
Э
*2
Э
*
ЭЖ
Ж
Э
R
LR
BB
B ω+
=
+
=
&r&v
&v
, (1)
где ЖB&
v
и ЭB&
r
– магнитная индукция, создавае-
мая током жилы и экрана кабеля соответственно;
ω – угловая частота; L*
Э – удельная индуктив-
ность экрана, Гн/км; R*
Э – удельное активное со-
противление экрана, Ом/км.
Увеличить коэффициент Э можно за счет
приближения угла фазового сдвига ψЖЭ между
ЖB&
v
и ЭB&
r
к 180 эл. град., который в соответствии
с [4] можно определить как
Э
ЖЭ
Э
arctg
R
L
ψ π
ω
= − . (2)
Однако для реальных кабелей значение
ψЖЭ составляет не более 120 эл. град, что связано
© Розов В.Ю., Добродеев П.Н., Ерисов А.В., Ткаченко А.О., 2016
ORCID ID : *http://orcid.org/0000-0001-7265-2030
А
B
C
IЭ IЖ
а) б)
А
B
C
Рис. 1
Зона
экранирования МП
AI&
BI&
CI&
d
d
l
AЭI& BЭI& CЭI& ФС
Рис. 2
6 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2016. № 4
со значительной величиной соотношения RЭ /ω LЭ, лежащей в диапазоне 1÷2.
Из (1) и (2) следует, что увеличить значение коэффициента Э можно путем увеличения индуктивности
LЭ экранных контуров путем установки на кабели в зоне экранирования l (рис. 2) замкнутых ферромагнитных
сердечников (ФС) из шихтованной электротехнической стали.
Коэффициент зонального экранирования ЭЗ для рассматриваемого случая определим с учетом внесен-
ной индуктивности LФС. Переходя в (1) от относительных к абсолютным значениям величин для зоны экрани-
рования протяженностью l, получим
( ) ( )
Э
*
2
ФСЭ
*2
Э
*
З 2
)2(2
Э
lR
LlLlR ++
=
ω
. (3)
Для реализации высокого значения коэффициента ЭЗ (4 и более) величина индуктивности LФC должна
быть достаточной для увеличения ψЖЭ до 160 эл. град., что предполагает уменьшение соотношения
2l R*
Э /ω(2l L*
Э +LФС) до значений 0,5÷0,25. Величина LФC, необходимая для реализации требуемого значения ЭЗ,
может быть определена из соотношения (3) и зависит от параметров LЭ и RЭ кабелей, а также протяженности l
зоны экранирования.
Предложенный метод зонального экранирования МП прошел про-
верку на экспериментальной установке [4], содержащей физический макет
трехфазной КЛ из кабелей типа АПвЭгаПу-110 1х240/70 [2], протяжённо-
стью l = 10 м. При эксперименте расстояние между осями кабелей составля-
ло 0,2 м; ток КЛ = 95 А; R*
Э = 0,29×10-3 Ом/м; L*
Э= 0,52 мкГн/м. В качестве
ФС использовались статорные сердечники асинхронных электродвигателей
длиной 100 мм, внутренним диаметром 72 мм, внешним диаметром 130 мм и
одновитковой индуктивностью LФC = 16,12 мкГн. Количество ФС, устанав-
ливаемых на каждый кабель (рис. 3), варьировалось от 1 до 3, что позволило
дискретно изменять индуктивность LФC от 16,12 мкГн до 48,36 мкГн с шагом
16,12 мкГн.
Измерение магнитной индукции выполнялось в соответствии с [4] с
помощью трехкомпонентного магнитометра EMF-828. Результаты измерений представлены на рис. 4, где обо-
значено: В − исходная индукция (при разомкнутых экранах кабелей); Вэ − с замкнутыми экранами без ФС; Вэс1,
Вэс2, Вэс3, − с ФС (соответственно по 1, по 2 и по 3 сердечника на каждом кабеле). Как следует из рис. 4, введе-
ние дополнительной индуктивности LФC существенно увеличивает эффективность экранирования.
На рис. 5 представлены получен-
ные на основе эксперимента (рис. 4) значе-
ния коэффициента ЭЗ (сплошная линия) и
его расчетные значения, определенные по
соотношению (3) (точки), что подтверждает
корректность проведенного выше анализа.
Как следует из рис. 4, при увеличении LФC
(количества ФС) коэффициент ЭЗ МП КЛ
достигает 2,8 при одном ФС; 4,4 − при 2-х
ФС и 5,9 − при 3-х ФС, что эксперимен-
тально подтверждает существенный рост
эффективности экранирования МП КЛ при
использовании предложенного метода эк-
ранирования.
Таким образом, предложенный метод зонального экранирования, основанный на увеличении индук-
тивности экранных контуров за счет использования ферромаг-
нитных сердечников, охватывающих кабели, позволяет достичь
2-5-кратного увеличения эффективности экранирования МП в
зоне двухстороннего заземления экранов кабелей. При этом
зависимость коэффициента ЭЗ от величины внесенной индук-
тивности LФC (рис. 5) имеет нелинейный характер, что делает
целесообразным ограничение верхнего значения индуктивно-
сти LФC, исходя из требуемого значения ЭЗ и стоимостных па-
раметров ФС. В исследованном варианте КЛ (рис. 3, 4) опти-
мальным представляется значение индуктивности около 25
мкГн, что достигается установкой 1-2 ФС на каждый из кабелей
КЛ и обеспечивает значение ЭЗ не менее 2-4.
Рисунок 3
0
1
2
3
4
5
6
0 10 20 30 40 50
Индуктивность Lфс , мкГн
Ко
єф
ф
иц
ие
нт
эк
ра
ни
ро
ва
ни
я
Э
з,
о
.е
.
Рис. 5
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
0 0,5 1 1,5 2
Расстояние по оси x от центра КЛ, м
И
нд
ук
ци
я,
м
кТ В, мкТ
Вэ, мкТ
Вэс1, мкТ
Вэс2, мкТ
Вэс3, мкТ
Рис. 4
ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2016. № 4 7
Выводы. Предложен метод повышения эффективности экранирования МП в зоне двухстороннего за-
земления экранов кабелей, основанный на увеличении индуктивности экранных контуров за счет использова-
ния дополнительных ферромагнитных сердечников, охватывающих кабели КЛ. Метод позволяет достичь 2−4-
кратного увеличения коэффициента экранирования, что имеет теоретическое обоснование и экспериментальное
подтверждение.
1. Щерба А.А., Подольцев А.Д., Кучерявая И.Н. Электромагнитные процессы в кабельной линии с полиэтиленовой изоляци-
ей на напряжение 330 кВ // Техн. електродинаміка. – 2013. – № 1. – С. 9–16.
2. Шидловский А.К., Щерба А.А., Золотарев В.М., Подольцев А.Д., Кучерявая И.Н. Кабели с полимерной изоляцией на
сверхвысокие напряжения. – К.: Ин–т электродинамики НАН Украины. – 2013. – 550 с.
3. J.R. Riba Ruiz, X. Alabern Morera. Effects of the circulating sheath currents in the magnetic field generated by an underground
power line // International conference on renewable energies and power quality, 5-7 April, 2006. – Palma de Mallorca, 2006. – 217 р.
4. Розов В.Ю., Квицинский А.А., Добродеев П.Н., Гринченко В.С., Ерисов А.В., Ткаченко А.О. Исследование магнитного поля
трехфазных кабельных линий из одножильных кабелей при двустороннем заземлении их экранов // Електротехніка і елект-
ромеханіка. – 2015. – № 4. – С. 56-61.
5. Правила улаштування електроустановок. Міненерговугілля України. – Харків: Форт, 2014. – 793 с.
УДК 621.315.2:537.811
ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ КОНТУРНОГО ЕКРАНУВАННЯ МАГНІТНОГО ПОЛЯ
ВИСОКОВОЛЬТНИХ КАБЕЛЬНИХ ЛІНІЙ
В.Ю. Розов, чл.- кор. НАН України, П.М. Добродєєв, канд.техн.наук, А.В. Єрісов, О.О. Ткаченко
ДУ«Інститут технічних проблем магнетизму НАН України»,
вул. Індустріальна, 19, Харків, 61106, Україна.
E-mail: office.ntcmto@nas.gov.ua
Запропоновано метод підвищення ефективності екранування магнітного поля кабельних ліній у зоні двосто-
роннього заземлення екранів одножильних кабелів, заснований на збільшенні індуктивності замкнених екранних
контурів за рахунок використання додаткових феромагнітних осердь, що охоплюють кабелі. Наведено резуль-
тати теоретичних і експериментальних досліджень, що підтверджують 2−4-кратне підвищення ефективності
екранування при використанні методу. Дано рекомендації щодо вибору величини внесеної індуктивності в за-
лежності від необхідного коефіцієнта екранування, параметрів кабелів і протяжності зони, що екранується.
Бібл. 5, рис. 5.
Ключові слова: кабельна лінія, магнітне поле, екранний контур, феромагнітне осердя.
INCREASING THE EFFICIENCY OF CONTOUR SHIELDING OF THE MAGNETIC FIELD OF HIGH-
VOLTAGE CABLE LINES
V.Yu. Rozov, P.N. Dobrodeyev, A.V. Erisov, A.O. Tkachenko
State Institution «Institute of Technical Problems of Magnetism of the NAS of Ukraine»,
Industrialna Str., 19, Kharkiv, 61106, Ukraine.
E-mail: office.ntcmto@nas.gov.ua
Proposed a method for increasing the efficiency of the screening of the magnetic field of cable lines in the area of two-
point bonding of single-core cable screens, based on an increase of inductance of the closed screen circuits by using of
additional ferromagnetic cores covering the cables. Presented results of theoretical and experimental studies, confirm-
ing the 2-4-fold increase in shielding effectiveness using the method. The recommendations on the choice of the value of
the inductance introduced depending on the desired rate of screening, cable parameters and the length of the shielded
area. References 5, figures 5.
Key words: cable line, magnetic field, shielding circuit, ferromagnetic core.
1. Shcherba A.A., Podoltsev A.D., Kucheriava I.M. Electromagnetic Processes in 330 KV Cable Line With Polyethylene Insulation //
Tekhnichna Elektrodynamika. – 2013. – No 1. – Pp. 9–15. (Rus)
2. Shydlovskyi А.K., Shcherba A.A., Podoltsev A.D., Kucheriava I.M. Cables with polymeric insulation on ultrahigh voltage. – Кiev:
Institut Elektrodinamiki Natsionalnoi Akademii Nauk Ukrainy, 2013. – 352 p. (Rus)
3. J.R. Riba Ruiz, X. Alabern Morera. Effects of the circulating sheath currents in the magnetic field generated by an underground
power line // International conference on renewable energies and power quality, 5-7 April, 2006. – Palma de Mallorca, 2006. – 217 p.
4. Rozov V.Yu., Kvytsynskyi A.A., Dobrodeyev P.N., Grinchenko V.S., Erisov A.V., Tkachenko A.O. Study of the magnetic field of
three phase lines of single core power cables with two-end bonding of their shields // Elektrotekhnika i Elektromekhanika. – 2015. –
No 4. – Pp. 56−61. (Rus)
5. Electrical Installation Regulations. Мinenerhovuhillia Ukrainy. − Kharkiv: Fort, 2014. − 793 p. (Ukr)
Надійшла 10.02.2016
Остаточний варіант 07.04.2016
|
| id | techned_org_ua-article-835 |
| institution | Technical Electrodynamics |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-06-16T01:11:29Z |
| publishDate | 2016 |
| publisher | Інститут електродинаміки НАН України, Київ |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | technedorgua/aa/e6a60cb3afe92555a6ad470dc19270aa.pdf |
| spelling | techned_org_ua-article-8352022-12-24T16:12:29Z INCREASING THE EFFICIENCY OF CONTOUR SHIELDING OF THE MAGNETIC FIELD OF HIGHVOLTAGE CABLE LINES ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ КОНТУРНОГО ЭКРАНИРОВАНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ Розов, В.Ю. Добродеев, П.Н. Ерисов, А.В. Ткаченко, А.О. cable line magnetic field shielding circuit ferromagnetic core кабельная линия магнитное поле экранный контур ферромагнитный сердечник Proposed a method for increasing the efficiency of the screening of the magnetic field of cable lines in the area of twopoint bonding of single-core cable screens, based on an increase of inductance of the closed screen circuits by using of additional ferromagnetic cores covering the cables. Presented results of theoretical and experimental studies, confirming the 2-4-fold increase in shielding effectiveness using the method. The recommendations on the choice of the value of the inductance introduced depending on the desired rate of screening, cable parameters and the length of the shielded area. References 5, figures 5. Предложен метод повышения эффективности экранирования магнитного поля кабельных линий в зоне двустороннего заземления экранов одножильных кабелей, основанный на увеличении индуктивности замкнутых экранных контуров за счет использования дополнительных ферромагнитных сердечников, охватывающих кабели. Приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований, подтверждающие 2-4-кратное повышение эффективности экранирования при использовании метода. Даны рекомендации по выбору величины вносимой индуктивности в зависимости от требуемого коэффициента экранирования, параметров кабелей и протяженности экранируемой зоны. Библ. 5, рис. 5. Інститут електродинаміки НАН України, Київ 2016-06-21 Article Article application/pdf https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/835 10.15407/techned2016.04.005 Tekhnichna Elektrodynamika; No. 4 (2016): TEKHNICHNA ELEKTRODYNAMIKA; 005 ТЕХНІЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА; № 4 (2016): ТЕХНІЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА; 005 2218-1903 1607-7970 10.15407/techned2016.04 uk https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/835/713 Авторське право (c) 2022 ТЕХНІЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |
| spellingShingle | кабельная линия магнитное поле экранный контур ферромагнитный сердечник Розов, В.Ю. Добродеев, П.Н. Ерисов, А.В. Ткаченко, А.О. ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ КОНТУРНОГО ЭКРАНИРОВАНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ |
| title | ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ КОНТУРНОГО ЭКРАНИРОВАНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ |
| title_alt | INCREASING THE EFFICIENCY OF CONTOUR SHIELDING OF THE MAGNETIC FIELD OF HIGHVOLTAGE CABLE LINES |
| title_full | ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ КОНТУРНОГО ЭКРАНИРОВАНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ |
| title_fullStr | ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ КОНТУРНОГО ЭКРАНИРОВАНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ |
| title_full_unstemmed | ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ КОНТУРНОГО ЭКРАНИРОВАНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ |
| title_short | ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ КОНТУРНОГО ЭКРАНИРОВАНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ |
| title_sort | повышение эффективности контурного экранирования магнитного поля высоковольтных кабельных линий |
| topic | кабельная линия магнитное поле экранный контур ферромагнитный сердечник |
| topic_facet | cable line magnetic field shielding circuit ferromagnetic core кабельная линия магнитное поле экранный контур ферромагнитный сердечник |
| url | https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/835 |
| work_keys_str_mv | AT rozovvû increasingtheefficiencyofcontourshieldingofthemagneticfieldofhighvoltagecablelines AT dobrodeevpn increasingtheefficiencyofcontourshieldingofthemagneticfieldofhighvoltagecablelines AT erisovav increasingtheefficiencyofcontourshieldingofthemagneticfieldofhighvoltagecablelines AT tkačenkoao increasingtheefficiencyofcontourshieldingofthemagneticfieldofhighvoltagecablelines AT rozovvû povyšenieéffektivnostikonturnogoékranirovaniâmagnitnogopolâvysokovolʹtnyhkabelʹnyhlinij AT dobrodeevpn povyšenieéffektivnostikonturnogoékranirovaniâmagnitnogopolâvysokovolʹtnyhkabelʹnyhlinij AT erisovav povyšenieéffektivnostikonturnogoékranirovaniâmagnitnogopolâvysokovolʹtnyhkabelʹnyhlinij AT tkačenkoao povyšenieéffektivnostikonturnogoékranirovaniâmagnitnogopolâvysokovolʹtnyhkabelʹnyhlinij |