Компенсация магнитных полей кабельных линий в жилых зданиях

Рис. 1. Разрез ТП 10/0,4 кВ, расположенной на первом этаже жилого помещения

Рис. 2. Компоновка кабельных пучков КЛ в асбоцементных трубах

Рис. 3. Распределение напряженности H_max МП, создаваемого на поверхности пола жилого помещения, КЛ с компоновкой А - кривая 1 и Б - кривая 2 при симметричном режиме нагрузки

Рис. 4. Распределение напряженности H_max МП, создаваемого на поверхности пола жилого помещения, КЛ конструкции А - кривая 1 ' и КЛ конструкции Б - кривая 2 ' в несимметричном режиме нагрузки

дилась к прямой, соединяющей оси кабелей, под углом а (см. рис. 6). В точке Д, расположенной на расстоянии h от центра окружности на оси OY, токами кабелей создается МП, напряженности которого складываются по составляющим по осям ОХ и OY, после чего на-• ходится результирующая напряженность HA (см. рис. 6). •

Угол в наклона вектора H A к оси OX находится по выражению:

P=arctgHAY

H AX          (1)

Из точки Д проведем перпендикуляр к векто-

—— ру HA в направлении центра координат XOY

Максимально сближая с целью компенсации напряженности результирующего МП оси кабелей разноименных фаз и нулевого провода в кабельных пучках (см. рис. 5) и опуская КЛ от поверхности пола жилого помещения еще на 10 см, можно добиться соблюдения условия H_max < 4 А/м [1]. Однако «остаточное» МП КЛ с напряженностью 1ч2 А/м в совокупности с магнитными полями, создаваемыми бытовыми электроприборами (кухонными электроплитами, электрическими чайниками, нагревателями, калориферами), может привести к превышению ПДУ для жилых помещений.

Рис. 5. Максимальное сближение осей кабелей разноименных фаз и нулевого провода в кабельных пучках

Дальнейшее ограничение уровней напряженности МП методом сближения осей кабелей разноименных фаз и нулевого провода невозможно, т.к. мешают геометрические размеры самих кабелей. Поэтому целесообразно применение метода сближения осей виртуальных кабелей [2]. Для этого разделим кабель А с током 2I на два параллельных кабеля А1 и

А2 с током I в каждом, расположенных друг от друга на расстоянии 2R. Из средины расстояния между кабелями проведем окружность радиусом R и в центре окружности разместим оси координат XOY так, чтобы ось ОХ нахо

2I

(см. рис. 6). Тогда на расстоянии га=Х Л-2 nHA от точки Д на полученном перпендикуляре можно поместить ось кабеля А, который является виртуальным аналогом кабелей А1 и А2, создающим своим током, равном 2 j, в рассмотренной точке Д МП, вектор напряженно-• сти которого в тождественен вектору HA .

Рис. 6. К определению координат оси виртуального кабеля А с током 2I , создающего в точке Д напряженность МП, равную напряженности МП, создаваемой 2 реальными параллельными кабелями А1 и А2 с током ^j

Координаты оси кабеля А определяются по выражениям:

Х а = Г а 81пР, y A =h-t A Cosp.

Ось виртуального кабеля расположена внутри окружности на расстоянии от центра RB

В качестве примера рассмотрим КЛ, показанную на рис. 7В. Определим значения напряженности МП, создаваемого при симметричной нагрузке токами фаз кабельной линии в точке Д, расположенной на расстоянии h=0,5 м по оси OY от ее центра. Модуль фазного тока равен 1000 А. В таблице 1 приведены результаты расчета координат осей виртуальных аналогов кабелей (КОВК), составляющих Нx, Ну и результирующей Нi напряженности МП, создаваемого каждой фазой, результирующих составляющих Н XX и Н YX, а также напряженности Hmax по большей полуоси эллипса. Если поворачивать кабельный пучок КЛ, показанной на рис. 7В, вокруг своей оси на угол а, то координаты осей виртуальных кабелей и напряженность Hmax в точке Д изменяются. На рис. 8 показаны кривые изменения координат осей виртуальных кабелей при изменении угла а поворота кабельного пучка вокруг своего центра от 0 до п/2. Расстояние между осями виртуальных кабелей А, В, С и 0 (для кабеля нулевого провода х0=у0=0 мм) не превышают 0,4 мм.

Рис. 7. Некоторые конструкции КЛ, построенные по методу максимального сближения осей виртуальных кабелей

•              •              ■            •                 •

Таблица 1. КОВК, Н , Н , Н , Н . _v, H_vvи H_max в точке Д с h=0,5 м по оси OY для КЛ 7В ix iy i      XΣ      YΣ

Фаза	КОВК, х/у	• Н ix	• Ηiy	• Н,	• НXX	• НY X	Hmax
-	мм	А/м
А	0/0,020	318,32	0	318,32	0,2122е>'120	0	0,2122 (0,2122)
В	0/0,192	318,19е-]120	0	318,19е-]120
С	0/-0,192	318,43е]120	0	318,43е]120
0	0/0	0	0	0

Рис. 8. Кривые изменения координат осей виртуальных кабелей при изменении угла а поворота кабельного пучка вокруг своего центра от 0 до п/2

Модули составляющих Нix колеблются в районе 318,3±0,122 А/м, а составляющих Нiy изменяются в пределах от -0,122 до +0,122 А/м (см. рис. 9). H_max изменяется в очень узких границах: от 0,2121904 А/м до 0,2121965 А/м (см. рис. 10).

На рисунках 11-14 показано распределение напряженности H_max МП, создаваемого на поверхности пола жилого помещения над ТП (965 мм) токами КЛ с компоновкой кабельного пучка по схемам 7А, 7Б, 7В, 7Д и 7Е (см. рис. 7).

• ■                     ■

Рис. 9. Кривые изменения модулей составляющих Нix и Нiy при повороте КЛ на угол а в

приделах от 0 до п

Рис. 10. Изменение результирующей напряженности H_max при повороте КЛ на угол а

в приделах от 0 до п

Рис. 11. Распределение напряженности H_max

МП, создаваемого КЛ конструкции 7А и 7Б

Кривые А1, Б1 и 1 - симметричный (1ф=1800 А), и кривые А1/, Б1/ и 1/ - несимметричный режим нагрузки, соответственно. Для компоновок по схемам А и Б значение Hmax не превышает 0,0043 и 0,0040 А/м при симметричном и 0,0027 и 0,0020 А/м при не симметричном режиме нагрузки, соответственно. Напряженность МП изменяется с 4,3Ч10-3 А/м до 1,53 А/м и рассмотренные КЛ удовлетворяют не только ПДУ для производственных условий и жилых помещений, но и по помехоустойчивости аппаратуры для всех степеней жесткости.

Рис. 12. Распределение напряженности H_max МП, создаваемого КЛ конструкции 7В

Рис. 13. Распределение напряженности H_max МП, создаваемого КЛ конструкции 7Д

Рис. 14. Распределение напряженности H_max МП, создаваемого КЛ конструкции 7Е

Выводы: метод ограничения напряженности МП путем сближения осей кабелей фаз и нулевого провода с компоновкой кабелей в КП по углам квадрата наиболее прост и применен при строительстве жилых комплексов в Лаврушен-ском и Первом Кадышевском переулках. Напряженность МП над встроенными ТП 10/0,4 кВ не превышает ПДУ 4 А/м для жилых помещений, что подтвердили результаты измерений при приемке жилых комплексов. Компоновка кабельных пучков по методу сближения осей виртуальных кабелей фаз и нулевого провода наиболее эффективна для компенсации МП КЛ и е6 целесообразно применять при прокладке кабельных линий, проходящих в жилых, административных и производственных зданиях, а также по селитебным территориям, что рекомендовано в ГН 2.1.8/2.2.4.2262-07 [1] и СанПиН 2.2.4.1191 — 03 [3].