Details

Данная работа посвящена проблеме снижения магнитного поля промышленной частоты, создаваемого подземными силовыми кабелями, которое вызывает электромагнитные помехи и обеспокоенность экологическими и здоровьесберегающими аспектами. В ходе работы были решены следующие задачи: 1. Провести обзор истории развития технологии магнитоэкранирования кабелей, проанализировать широко используемые экранирующие материалы и механизмы их экранирования; 2. Изучить генерацию и распределение электромагнитных полей промышленной частоты в однофазных и трехфазных кабельных конструкциях; 3. Разработать экранирующую конструкцию из мягкого магнитного сплава с осевым воздушным зазором для перераспределения магнитного поля; 4. Создать численную модель с использованием метода конечных элементов в программном комплексе COMSOL Multiphysics для анализа влияния воздушного зазора на распределение магнитного поля; 5. Провести сравнение экранирующих эффектов для однофазных и трехфазных кабельных линий, проложенных однофазно при различных конфигурациях магнитных экранов, а также привести их оптимизированные параметры. Результаты моделирования показали, что магнитный поток концентрируется в области зазора, а конструкция может быть рекомендована для повышения электромагнитной совместимости кабельных линий и соблюдения нормативных требований к уровню магнитного поля.

This work addresses the problem of reducing the industrial-frequency magnetic field generated by underground power cables, which causes electromagnetic interference and raises environmental and health concerns. The following objectives were addressed: 1. Review the history of cable magnetic shielding technology, analyze commonly used shielding materials, and analyze their shielding mechanisms; 2. Study the generation and distribution of industrial-frequency electromagnetic fields in single-phase and three-phase cable structures; 3. Develop a shielding structure made of a soft magnetic alloy with an axial air gap for magnetic field redistribution; 4. Create a numerical model using the finite element method in COMSOL Multiphysics to analyze the effect of the air gap on magnetic field distribution; 5. Conduct a comparison of shielding effects for single-phase and three-phase cable lines laid in single phase with different configurations of magnetic shields, and also provide their optimized parameters. The modeling results showed that the magnetic flux is concentrated in the air gap region, while the opposite side of the shield remains shielded. Additional thermal analysis revealed a slight increase in cable temperature (within acceptable limits). The developed design can be recommended for improving the electromagnetic compatibility of cable lines and meeting regulatory requirements for magnetic field levels.