2026 / Том 11, № 1 (2026) [ БЕЗОПАСНОСТЬ ТРУДА ]

Оценка эффективности экранирования магнитного поля двухпроводной линии электропередач численным методом

Гущин И.А., Захаров В.А., Малышев Н.А.

Страницы: 89-101

https://doi.org/10.21285/2500-1582-2026-11-1-89-101

EDN:QQBUMQ

Аннотация

Линии электропередач высокого напряжения представляют для человека источник повышенной опасности. Наряду с риском поражения электрическим током, имеет место негативное воздействие мощных электрических и магнитных полей на организм работника, находящегося в непосредственной близости к включенной линии. С целью ослабления таких электромагнитных полей в современной практике используется комплекс нормативных мер и инженерных решений, среди которых выделено экранирование. Как правило, при проектировании экранов используются аналитические методики расчета необходимых параметров. Вопросы численного моделирования в научной литературе освещены менее подробно. В рамках данной статьи разработано четыре варианта экранирования двухпроводной линии электропередач. На основе решения начально-краевой задачи для системы уравнений Максвелла переменного магнитного поля построены зонные картины полей для каждого способа экранирования и графики изменения напряжённостей. Исходя из анализа полученных данных, проведена оценка эффективности экранирования на промышленной частоте 50 Гц. Сделаны выводы о повышенной результативности комбинированного защитного барьера, состоящего из слоев стали 10815 и алюминия.

Ключевые слова:

электромагнитное поле, экранирование, уравнения Максвелла, метод конечных элементов, моделирование, линия электропередач, промышленная частота, напряженность магнитного поля

Библиографический список:

1. Павлова А.Э., Гущин И.А. Влияние на человека электромагнитного излучения и средства защиты // Процессы техносферы: региональный аспект: сборник материалов VI Всероссийской научно-практической конференции (г. Чебоксары, 25–26 марта 2022 г.). Чебоксары: Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова , 2022. С. 120–128. EDN: MXQSWY. ISBN: 978-5-7677-3534-1.
2. Шульга Р.Н. Электромагнитные поля и их экранирование // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. 2022. № 12. С. 29–40. EDN: RZEZUH.
3. Захаров В.А., Руссова Н.В., Иванова С.П., Турбина А.Д. К расчету электромагнитного поля и электродинамических усилий в параллельных токоведущих шинах прямоугольного сечения различных конфигураций // Вестник Чувашского государственного университета имени И. Н. Ульянова. 2025. № 4. С. 37–58. https://doi.org/10.47026/1810-1909-2025-4-37-58. EDN: MOOQAH.
4. Булатов Ю.Н., Крюков А.В., Воронина Е.В. Моделирование магнитного поля двухфазной ЛЭП, выполненной на основе СПЭ-кабелей и трансформаторов Скотта // Системы. Методы. Технологии. 2025. № 2(66). С. 50–60. https://doi.org/10.18324/2077-5415-2025-2-50-60. EDN: LUFBZS.
5. Быковская Л.В., Чурикова Е.В. Моделирование электрического и магнитного полей воздушной линии электропередачи // Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2016. № 5(117). С. 80–86. EDN: YJUWJP.
6. Liuqian Y., Quanquan G., Jianguang Y., Zhaobo Z., Chao C., Dandan D. Research on Electromagnetic Field Simulation and Testing of Ultra-High Voltage Transmission Lines in Renewable Energy Power Systems // 10th Asia Conference on Power and Electrical Engineering (ACPEE). 2025. P. 44–48. https://doi.org/10.1109/ACPEE64358.2025.11041311.
7. Ren M., Yin F., Fang Y., Chen J., Qin Z. Electromagnetic Studies of AC Transmission Lines and Off-Line Personnel // 4th International Conference on Energy Engineering and Power Systems (EEPS). 2024. Рр. 815–820. https://doi.org/10.1109/EEPS63402.2024.10804338.
8. Chen Y., Rao Q., Zhang M., Xu J., Zhan P., Li X. Research on EMI of UHV AC Transmission Line to Power Communication Equipment Along the Line // 4th Information Communication Technologies Conference (ICTC). 2023. P. 178–182. https://doi.org/10.1109/ICTC57116.2023.10154686.
9. Kryukov A., Suslov K., Voronina E. Analysis of Electromagnetic Fields Near Four-Phase Power Transmission Line Supports // International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM). 2025. P. 150–154. https://doi.org/10.1109/ICIEAM65163.2025.11028543.
10. Ying L., Dawei L., Jia Z., Lin W. Study on Human Exposure to Power Frequency Electric Field under UHV Transmission Line // International Conference on Mechanical and Electronics Engineering (ICMEE). 2022. P. 162–166. https://doi.org/10.1109/ICMEE56406.2022.10093549.
11. Guo J. Study on the Safety of Power Frequency Electro-Magnetic Exposure from Ultra-High Voltage Transmission Lines // IEEE PES 16th Asia-Pacific Power and Energy Engineering Conference (APPEEC). 2024. P. 1–5. https://doi.org/10.1109/APPEEC61255.2024.10922335.
12. Бадер М.П., Ермоленко Д.В., Куликов А.А. Защита линий продольного электроснабжения от электромагнитного влияния тяговой сети // Электротехника. 2024. № 9. С. 64–70. https://doi.org/10.53891/00135860-2024-9-64-70. EDN: LWENNC.
13. Крюков А.В., Суслов К.В., Середкин Д.А., Воронина Е.В. Моделирование электромагнитных полей в тяговых сетях, оснащенных средствами повышения электромагнитной безопасности // Информационные и математические технологии в науке и управлении. 2025. № 2(38). С. 113–127. https://doi.org/10.25729/ESI.2025.38.2.010. EDN: YNZZVT.
14. Крюков А.В., Черепанов А.В., Середкин Д.А. Учет гармонических искажений при моделировании электромагнитных полей линий электропередачи, питающих тяговые подстанции // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. 2022. № 6. С. 34–43. EDN: ILQBCX.
15. Булатов Ю.Н., Крюков А.В., Воронина Е.В. Анализ электромагнитных полей, создаваемых вблизи опоры трёхцепной линии электропередачи в аварийном режиме работы сети // Системы. Методы. Технологии. 2025. № 3(67). С. 37–42. https://doi.org/10.18324/2077-5415-2025-3-37-42. EDN: XJXRBX.
16. Zhou K., Wang X., Lin X., Sun H., Liu Z. Simulation of electromagnetic field distribution and coupling effect of overhead transmission line based on MEMS technology // International Conference on Information Control, Electrical Engineering and Rail Transit (ICEERT). 2021. P. 138–143. https://doi.org/10.1109/ICEERT53919.2021.00036.
17. Chen J.-H., Chen K.-L. A Study of Electromagnetic Field Model for Suspended Overhead Transmission Lines // 13th International Conference on Power, Energy and Electrical Engineering (CPEEE). 2023. P. 54–58. https://doi.org/10.1109/CPEEE56777.2023.10217589.
18. Yoldaş A.Y., Demir B., Ateş K., Özen Ş. Numerical Investigation of Lightning Electromagnetic Pulse-Induced High Voltage Overhead Transmission Lines // 8th International Electromagnetic Compatibility Conference (EMC Turkiye). 2025. Рр. 1–4. https://doi.org/10.1109/EMCTurkiye67151.2025.11207568.
19. Барабанщиков Я.Т. Влияние электромагнитного поля ЛЭП на безопасность полетов БПЛА на трассе магистрального трубопровода // Молодежь. Наука. Инновации. 2025. Т. 1. С. 155–159. EDN: KXYVEM.
20. Ниязов А.Р., Осипов Д.С., Шепелев А.О. Анализ воздействия электромагнитных полей на безопасность персонала и надежность полетов беспилотных летательных аппаратов при мониторинге линий электропередачи 110 кВ // Вестник Югорского государственного университета. 2024. № 1. С. 111–117. https://doi.org/10.18822/byusu202401111-118. EDN: BJNDHR.
21. Герасимова Е.А. Снижение электромагнитной нагрузки от ЛЭП // Современные технологии: проблемы и перспективы: сблрник статей Всероссийской научно-практической конференции для аспирантов, студентов и молодых учёных. (г. Севастополь, 15–18 апреля 2024 г.). Севастополь: Севастопольский государственный университет, 2024. С. 195–198. EDN: IPSUTC.
22. Брикман А.Л. Зависимость распределения напряженности электромагнитного поля и эффективность экранирования ЛЭП // Наука и инновации XXI века: сборник статей по материалам VII Всероссийской конференции молодых ученых. (г. Сургут, 30 октября 2020 г.). Сургут: Сургутский государственный университет, 2020. Т. 1. С. 105–108. EDN: MEBKIK.
23. Гущин И.А., Захаров В.А., Малышев Н.А. Численное моделирование электромагнитного экранирования сферическими барьерами методом конечных элементов // ХХI век. Техносферная безопасность. 2025. Т. 10. № 4 (40). С. 444–455. https://doi.org/10.21285/2500-1582-2025-10-4-444-455. EDN: MZTFIE.
24. Захаров В.А. Расчет комплексного сопротивления проводников с учетом скин-эффекта и эффекта близости на основе теоремы Умова-Пойнтинга // Энергостарт: сборник материалов VII Международной молодежной научно-практической конференции (г. Кемерово, 24–26 октября 2024 г.). Кемерово: Кемеровский государственный университет, 2025. С. 304.1–304.7. EDN: ZPDSGD.
25. Захаров В.А. Моделирование и расчет магнитного поля токоведущей шины круглого сечения в среде ELCUT // Прикладная математика и информатика: современные исследования в области естественных и технических наук: сборник материалов XI Международной научно-практической конференции (школы-семинара) молодых ученых. (г. Тольятти, 24–25 апреля 2025 г.). Тольятти: Тольяттинский государственный университет, 2025. С. 106–111. EDN: LCWFOC.

Файлы:

• article_07_0.pdf (скачать | просмотреть)