Активное экранирование внешнего магнитного поля трансформаторных подстанций, встроенных в жилые дома

Abstract

Показано, что основной задачей синтеза систем активного экранирования (САЭ) является оптимизация параметров и локализации их компенсационных обмоток (КО) при обеспечении высокой эффективности экранирования магнитного поля (МП) трансформаторной подстанции (ТП). Ее решение выполнено на основе предложенной трехмерной компьютерной модели с использованием алгоритмов оптимизации мультироем частиц из множества Парето-оптимальных решений с учетом бинарных отношений предпочтения, что позволило обосновать возможность уменьшения до уровня санитарных норм индукции МП в жилых помещениях, расположенных рядом с ТП 6/0,4 кВ мощностью до 2×400 кВА, с помощью простейших САЭ. Синтезированная САЭ имеет две устанавливаемые вблизи потолка (стен) помещения ТП плоские КО площадью до 10 м2 при количестве ампер-витков не более 30, и при энергопотреблении не более 0,1 кВт реализует эффективность экранирования САЭ не менее 6 единиц, что позволяет уменьшить индукцию магнитного поля в расположенном сверху либо сбоку от ТП жилом помещении площадью до 40 м2 до уровня 0,5 мкТл.

This paper deals with the mitigation of low-frequency magnetic field of build-in transformer substations down to the reference level 0.5 μT in nearby living spaces. To meet the reference level, we substantiate the actuality of the usage of active shielding methods having higher efficiency, comparably to metal consuming passive shielding. We show that the optimization of parameters and localization of compensation coils is the main goal of the synthesis of the active shielding system. The solution of synthesis problem is based on the developed 3D numerical model by using particles multiswarm optimization algorithms from Pareto-optimal solutions set taking into account binary preference relations. This allows justifying the usage of simple active shielding system for magnetic field mitigation down to the reference level in living spaces, located near build-in transformer substations (2×400 kVA, 6/0.4 kV). The synthesized active shielding system has two plane compensation coils installed near the ceiling (wall) of the substation room. The area of each coil is less than 10 m2 and the number of ampere-turns is less than 30. We show that the efficiency of the active shielding system is 6 when it electric power consumption is less than 100 W. This allows mitigating the magnetic field down to 0.5 μT in 40 m2 living space located on top or side from the substation. The application of synthesized active shielding system (subject to the positive results of experimental studies of their full-scale physical models) allows solving the actual and socially significant problem of the health protection of tenants of residential buildings with buildin transformer substations from the negative effects of power frequency magnetic field.