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输电电缆支架涡流损耗

文章出处:电缆沟盖板 人气:发表时间:2018-01-03 18:36
       随着电网的发展,截面积在 1 000 mm 2 以上的电缆得到广泛应用,其输送容量也越来越大。在电缆大电流的作用下,钢支架涡流损耗不能忽略,且钢制支架长期发热对电缆外护套的寿命也有一定影响。因此,对钢制支架涡流损耗进行研究,有利于合理选择电缆布置方式和电缆支架材料、减少损耗、提高电缆运行水平。本文通过分析涡流原理,研究电缆隧道内、变电站站内支架涡流损耗,对电流不同、电缆与电缆支架间距不同等多种条件下的电缆支架涡流损耗进行计算,分析不同因素对电缆支架涡流的影响,并对不同材质电缆支架的性能作综合比较。1 涡流产生的原理由电缆电流引起的支架涡流问题属于时变涡流场问题 [1-2] 。高压电缆一般放置于金属支架上,电缆中较大的正弦变化电流将引起交变磁场,磁场强度 B 的表达式为
µ 为磁导率; H 为磁场强度; I 为电流; r 为距离无限长直导线的距离。该交变磁场渗入金属支架,设磁通为 φ ,感应出的电动势为
       金属支架是由导电媒质组成的,在该电动势的作用下,金属支架会引起感生电流,即涡流。这种涡流在导电媒质内又产生磁场。根据楞次定律,感应电动势及其产生的电流总是阻止与回路相交链的磁通变化,以削弱原来的磁场。如果导电媒质是铁磁材料,则交变磁场还会引起磁滞损耗。受集肤效应的影响,涡流主要分布在导体表层。一般来说,高频电流产生的电磁场进入导体时,渗入深度比低频电流情况下的短。根据式 (1)可知,金属支架上产生的涡流损耗受电缆电流大小、电缆与支架距离、支架材料的电阻率、磁导率和支架的大小等因素的影响。由于电阻率的存在,金属支架上产生的涡流会产生损耗,该损耗以热量的形式散发出去。另外,支架上部存在发热的电缆,其热量难以散发,这使金属支架的温度较高。对于电缆支架来说,由于电缆线芯电流建立的并不是均匀磁场,且磁力线穿越支架的角度是逐渐
变化的,紧贴电缆的电缆支架与磁力线基本垂直,由此感应的电流方向必然处于与磁力线垂直的平面中,且成环状。电缆支架其它部分磁力线与电缆支架不垂直,但感应出的涡流始终处于与磁力线垂直的平面中。
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