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SIMULAZIONE E SPERIMENTAZIONE DI SCHERMATURE MAGNETICHE PER
INFRASTRUTTURE ELETTRICHE
Prof. Aldo Canova, Ing. Luca Giaccone, Ing. Davide Bavastro, Ing. Michele Manca
Politecnico di Torino (DELET), Corso Duca degli Abruzzi 24, 10129 Torino
e-mail: [email protected]
C.I.S.A.M. 30-31 Maggio 2012
• Sorgenti di campo in bassa frequenza
• Schermi passivi
– Ferromagnetici
– Conduttivi
– Misti
• Continui
• Discreti
Argomenti
• Linee elettriche
– Cavo
– Aeree
– Condotti sbarra
• Stazioni elettriche
– Trasformatori
– Quadri elettrici
componenti di impianti elettrici
GENERATION TRANSMISSION DISTRIBUTION
11-25 kV 400 kV 400 kV 130 kV
10 kV
0.4 kV
0.4 kV
0.4 kV
Loads
Loads
Loads
Sorgenti di campo in bassa frequenza
• Integrazione della legge di Biot-Savart
Sorgenti: linee elettriche
• Caso di conduttori rettilinei finiti
30
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2
1
3
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x, y, z
A. Canova, F. Freschi, M. Repetto, M. Tartaglia, " Description of power lines by equivalent source system"COMPEL; Vol. 24, No 3, 2005 pagg. 893-905.
Sorgenti: connessioni BT di cabine
A. Canova, D.M. Carrara,M.T. Cazzaniga, G. Gruosso, M. Zavatti, “Campo magnetico prodotto da cabine di trasformazione”, Terzo convegno nazionale: Controllo ambientale degli agenti fisici, dal monitoraggio alle azioni di risanamento e bonifica, 7-9 Giugno, Biella, 2006.
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0-3,5
-3,0
-2,5
-2,0
-1,5
-1,0
-0,5
0,0
T
X [m]
Y [
m]
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0-4,0
-3,5
-3,0
-2,5
-2,0
-1,5
-1,0
-0,5
T
X [m]
Y [
m]
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
Induzione magnetica al livello del pavimento del locale sopra la cabinaMeasured Computed
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0-4,0
-3,5
-3,0
-2,5
-2,0
-1,5
-1,0
-0,5
T
X [m]
Y [
m]
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9Measured
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0-3,5
-3,0
-2,5
-2,0
-1,5
-1,0
-0,5
0,0
T
X [m]
Y [
m]
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9ComputedInduzione magnetica a 50 cm dal pavimento del locale sopra la cabina
Sorgenti: Cabine MT/BT.
A. Canova, D.M. Carrara,M.T. Cazzaniga, G. Gruosso, M. Zavatti, “Campo magnetico prodotto da cabine di trasformazione”, Terzo convegno nazionale: Controllo ambientale degli agenti fisici, dal monitoraggio alle azioni di risanamento e bonifica, 7-9 Giugno, Biella, 2006.
Sorgenti: Trasformatori MT/BT
DMV
DLV Dax N1I1
N2I2
DMV
DLV Dax N1I1
N2I2
usenr
mB
ur
mB rr
30
30
4
cos24
12
3
4
5
A.Canova, L. Giaccone, M. Manca, R. Turri, P. Casagrande, “Simplified power transformer models for environmental magnetic impact analysis”, 2° Int. Conf. on EMF-ELF, Paris, 24-25 Marzo 2011.
Sorgenti: Trasformatori MT/BT
Linea S1 Linea S2
Ending ofSecondarywindings:
A.Canova, L. Giaccone, M. Manca, R. Turri, P. Casagrande, “Simplified power transformer models for environmental magnetic impact analysis”, 2° Int. Conf. on EMF-ELF, Paris, 24-25 Marzo 2011.
Schermature
• Conduttive:• Rame (55MS/m)
•Alluminio (35MS/m)
• Ferromagnetiche:•Lamierini Fe-C-Si•Leghe Ni-Fe (Mumetal)
• Miste ferromagnetiche-conduttive•Naturali (es. ferro)•Composte continue (es. alluminio e laminati GO)•Composte discrete (es. nuclei e cavi in rame)
MITIGATION TECHNIQUES OF POWER-FREQUENCY MAGNETIC FIELDS ORIGINATED FROM ELECTRIC POWER SYSTEMS, Working Group C4.204, February 2009
Schermature
•Ferromagnetiche•Strutture di dimensioni medio-piccole•Chiuse o semi chiuse•Distanza schermo-sorgente superiore alla distanza schermo-vittima (“effetto Ombrello”)•Necessità di elevata riduzione del campo vicino allo schermo
•Conduttive•Strutture di dimensioni medio-grandi•Aperte•Distanza tra schermo-sorgente e schermo-vittima intermedie•Necessità di schermare ad una data distanza dallo schermo
TRIFOGLIO:Sistema trifase 1000 A (valore efficace)
SCHERMO:Spessore 0.7 mm (2x0.35 FEGO)Dimensioni totale: 5x2.5 m
Schermature Ferromagnetiche
Schermature Ferromagnetiche
Schermature Ferromagnetiche
Schermature Conduttive (Centro Commerciale-Parma)
Schermature Conduttive (Capannone Industriale-Pescia)
Schermature Composte Continue
•Strutture di dimensioni medie•Aperte•Distanza tra schermo-sorgente e schermo-vittima intermedie•Schermature con necessità di schermare in modo significativo sia vicino sia ad una data distanza dallo schermo
Schermature Composte Continue
•Analisi su singola lastra piana Field points
Shield
Coil
0.1
1
10
100
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
Z (m)
B (
mic
roT
)
Measured - NoShield
Measured - Shield - Al 5mm - FEGO 2x0.35mm
Calculated - Shield - Al 5mm - FEGO 2x0.35mm
0.1
1
10
100
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
Z (m)
B (
mic
roT
)
Measured - NoShield
Measured - Shield - Al 5mm - FEGO 4x0.35mm
Calculated - Shield - Al 5mm - FEGO 4x0.35mm
A.Canova, L. Giaccone, D.Bavastro, “Multilayer shields for MV/LV electrical substations”, 2° Int. Conf. on EMF-ELF, Paris, 24-25 Marzo 2011.
Schermature Composte Continue
•Composizione di lastre piane
A.Canova, L. Giaccone, D.Bavastro, “Multilayer shields for MV/LV electrical substations”, 2° Int. Conf. on EMF-ELF, Paris, 24-25 Marzo 2011.
Schermature Composte Continue
-0.50
-0.25
0.00
0.25
0.50
0.0
0.4
0.8
1.2
1.6
2.0
2.4
2.8
3.2
-0.50
-0.25
0.00
0.25
0.50
B (T
)
Y Coo
rdina
te (m
)
X Coordinate (m)
0
0.80
1.60
2.40
3.20
-0.50
-0.25
0.00
0.25
0.50
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
-0.50
-0.25
0.00
0.25
0.50
B (T
)
Y Coo
rdina
te (m
)
X Coordinate (m)
0.70
0.80
0.90
1.00
1.10
-0.50
-0.25
0.00
0.25
0.50
0.0
0.4
0.8
1.2
1.6
2.0
2.4
2.8
3.2
-0.50
-0.25
0.00
0.25
0.50B
(T
)
Y Coo
rdina
te (m
)
X Coordinate (m)
0.70
0.80
0.90
1.00
1.10
1.20
1.30
-0.50
-0.25
0.00
0.25
0.50
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
-0.50
-0.25
0.00
0.25
0.50
B (T
)
Y Coo
rdina
te (m
)
X Coordinate (m)
0.38
0.40
0.42
0.44
0.46
0.48
-0.50
-0.25
0.00
0.25
0.50
0.0
0.4
0.8
1.2
1.6
2.0
2.4
2.8
3.2
-0.50
-0.25
0.00
0.25
0.50
B (T
)
Y Coo
rdina
te (m
)
X Coordinate (m)
0.90
0.95
1.00
1.05
1.10
1.15
1.20
-0.50
-0.25
0.00
0.25
0.50
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
-0.50
-0.25
0.00
0.25
0.50
B (T
)
Y Coo
rdina
te (m
)
X Coordinate (m)
0.44
0.46
0.48
0.50
0.52
0.54
0.56
-0.50
-0.25
0.00
0.25
0.50
0.0
0.4
0.8
1.2
1.6
2.0
2.4
2.8
3.2
-0.50
-0.25
0.00
0.25
0.50
B (T
)
Y Coo
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te (m
)
X Coordinate (m)
0.30
0.35
0.40
0.45
0.50
0.55
-0.50
-0.25
0.00
0.25
0.50
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
-0.50
-0.25
0.00
0.25
0.50
B (T
)
Y Coo
rdina
te (m
)
X Coordinate (m)
0.18
0.19
0.20
0.21
0.22
0.23
Senza schermo FEGO lato sorgenteAL non connesso
AL lato sorgenteAL non connesso
AL lato sorgenteAL connesso
A.Canova, L. Giaccone, D.Bavastro, “Multilayer shields for MV/LV electrical substations”, 2° Int. Conf. on EMF-ELF, Paris, 24-25 Marzo 2011.
Grazie per l’attenzione