Вплив навколишнього середовища на магнітне поле ліній електропередачі, розміщених у підземних колекторах

Abstract

Pозглянуто задачу оцінювання магнітного поля трифазних ліній електропередачі, розміщених у підземних бетонних колекторах, що є актуальним у зв’язку з поширенням компактних рішень електропостачання в умовах обмеженого простору. У практиці проєктування часто припускається можливість зниження рівня магнітного поля за рахунок властивостей навколишнього середовища, зокрема ґрунту та бетонних конструкцій, однак ефективність такого впливу потребує окремого дослідження. Визначено ступінь впливу параметрів навколишнього середовища на магнітне поле лінії електропередачі, розміщеної у підземному колекторі, та встановлення доцільності їх урахування при інженерному аналізі. Bиконано чисельне моделювання магнітного поля трифазної системи провідників напругою 110 кВ зі струмовим навантаженням 500 А, розміщеної у бетонному тунелі під шаром ґрунту. Дослідження проведено для контрольної точки, розташованої на висоті 1 м над поверхнею землі, а також для ряду характерних шарів розрахункової області. Розглянуто вплив питомого опору ґрунту в діапазоні 50–1000 Ом·м та товщини бетонної стінки в межах 250–500 мм. Встановлено, що в дослідженій конфігурації зміна питомого опору ґрунту та товщини бетонної стінки не призводить до помітних змін магнітної індукції як у контрольній точці, так і в межах розрахункової області. Показано, що магнітне поле визначається насамперед струмовим навантаженням та геометричним розташуванням фазних провідників, тоді як параметри навколишнього середовища в розглянутих межах не забезпечують ефективного екранування.The problem of magnetic field assessment for three-phase transmission lines installed in underground concrete collectors, which is increasingly relevant due to the growing use of compact power supply solutions in space-constrained environments is considered. In engineering practice, it is often assumed that surrounding media, such as soil and concrete structures, may reduce the magnetic field level. However, the actual influence of these factors requires quantitative evaluation. The objective of the study is to determine the influence of environmental parameters on the magnetic field of a transmission line installed in an underground collector and to assess the necessity of considering these parameters in engineering calculations. Numerical modeling of the magnetic field of a three-phase air-insulated transmission line with a voltage level of 110 kV and a current load of 500 A was performed. The line is placed in a concrete tunnel covered by a soil layer. The magnetic field was evaluated at a control point located 1 m above the ground surface, as well as within several characteristic layers of the computational domain. The influence of soil resistivity in the range of 50–1000 Ω·m and concrete wall thickness in the range of 250–500 mm was investigated. The results show that, within the considered configuration, variations in soil resistivity and concrete wall thickness do not lead to significant changes in magnetic flux density, both at the control point and within the analyzed layers. It is demonstrated that the magnetic field is primarily determined by the current magnitude and the geometrical arrangement of phase conductors, while the surrounding media do not provide effective magnetic shielding under the considered conditions.