Kaszás-Lažetić Karolina

A földbe fektetett háromfázisú kábelrendszer által keltett mágneses mező hatása általában ártalmatlan a nyomvonalon kívül és a talaj felett lévő élőlényekre és érzékeny elektronikus eszközökre. Ennek ellenére a nyomvonal egyes szakaszain, az érzékeny kommunikációs rendszerekkel vagy érzékeny elektronikus rendszerekkel való kereszteződésnél a mágneses mező bizonyos károsító hatást válthat ki. Ilyen esetekben a mágneses mező csökkentését a háromfázisú rendszer leárnyékolásával lehet elérni.
E tanulmányban három különböző anyagból – rézből, alumíniumból és horganyozott acéllemezből készült árnyékoló lap hatását vizsgáltuk. A háromfázisú rendszert képező egyszerű nagyfeszültségű kábelek a kábelárokban háromszög- vagy síkelrendezésűek voltak. A tanulmányban mindkét elrendezést kielemeztünk és a rendszerekre vonatkozó eredményeket bemutattuk. Az árnyékolási folyamat hatásait egyedi lemezekkel, valamint azoknak a föld felszínével párhuzamosan elhelyezett kombinációival vizsgáltuk.
A kábelek mágneses mezeje a kábelekben áramló áramtól függ. A mágneses indukció vektorának nagyságát a csatlakoztatott teljesítménytranszformátorok által meghatározott megengedett terhelhetőség esetén számítottuk ki. Az árnyékolásnak köszönhető mágneses mezőcsökkenést az árnyékoláscsökkentés hatékonysága alapján határoztuk meg és elemeztük.
Egy lemez alkalmazásakor a legnagyobb mágneses tércsökkentést a rézlemez biztosította, a rézlemez belsejében kialakult legnagyobb örvényáramsűrűségnek köszönve. A legjelentősebb árnyékoló hatást egy rézlemez és a fölé helyezett horganyozott acéllemezegyüttes váltotta ki.
Megvizsgáltuk és mérlegeltük azt a lehetőséget is, hogy fémlemez helyett lemezcsíkokat alkalmazzunk árnyékolásra. Számításainkhoz a COMSOL Multiphysics programcsomagot használtuk, eredményeinket megfelelő diagramokkal ábrázoltuk. Rámutattunk arra is, hogy a rézlemez alumíniumlemezzel való helyettesítésével jelentős költségcsökkenés érhető el.

Magnetic field produced by buried 3-phase high voltage cable system, outside the corridor and outside the ground, is usually harmless for living beings and sensible electronic devices. Nevertheless, along some parts of the corridor, like crossing the sensitive communication systems or sensitive electronic systems, a magnetic field could provoke certain problems. In these cases, the right solution for magnetic field reduction could be the screening of the 3-phase system.
In this paper, system screening was investigated applying plates of three different materials – copper, aluminum and zinc coated iron, placed above the 3-phase cable system. The position of the single HV cables in the constructed concrete corridors can be in a triangle or in a line and the results for both systems are presented in the paper. The effects of screening process were explored with single plates and with their combinations.
Magnetic field depends on the currents inside the cables and the magnetic flux density vector magnitudes were calculated for maximal load, defined by connected power transformers. The calculated magnetic field reduction was defined by the reduction effectiveness and discussed in details.
The maximal magnetic field reduction, when applying a single plate, was achieved with the copper plate, due to the maximal eddy currents intensities inside the plate. The combination of copper plate closer to the 3-phase system and zinc coated iron plate placed above it, produced the highest screen effects of all.
The possibility of applying plate strips instead of entire plates was also investigated and discussed.
All calculations were performed applying the COMSOL Multiphysics program package and all the results are presented by appropriate diagrams.
Finally, a rough analysis of particular screening systems’ costs was presented as well. It suggests that the screening prices could be significantly reduced by applying aluminum instead of copper.