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輸電電纜支架渦流損耗

文章出處:電纜溝蓋板 人氣:發表時間:2018-01-03 18:36
       隨著電網的發展,截面積在 1 000 mm 2 以上的電纜得到廣泛應用,其輸送容量也越來越大。在電纜大電流的作用下,鋼支架渦流損耗不能忽略,且鋼制支架長期發熱對電纜外護套的壽命也有一定影響。因此,對鋼制支架渦流損耗進行研究,有利于合理選擇電纜布置方式和電纜支架材料、減少損耗、提高電纜運行水平。本文通過分析渦流原理,研究電纜隧道內、變電站站內支架渦流損耗,對電流不同、電纜與電纜支架間距不同等多種條件下的電纜支架渦流損耗進行計算,分析不同因素對電纜支架渦流的影響,并對不同材質電纜支架的性能作綜合比較。1 渦流產生的原理由電纜電流引起的支架渦流問題屬于時變渦流場問題 [1-2] 。高壓電纜一般放置于金屬支架上,電纜中較大的正弦變化電流將引起交變磁場,磁場強度 B 的表達式為
µ 為磁導率; H 為磁場強度; I 為電流; r 為距離無限長直導線的距離。該交變磁場滲入金屬支架,設磁通為 φ ,感應出的電動勢為
       金屬支架是由導電媒質組成的,在該電動勢的作用下,金屬支架會引起感生電流,即渦流。這種渦流在導電媒質內又產生磁場。根據楞次定律,感應電動勢及其產生的電流總是阻止與回路相交鏈的磁通變化,以削弱原來的磁場。如果導電媒質是鐵磁材料,則交變磁場還會引起磁滯損耗。受集膚效應的影響,渦流主要分布在導體表層。一般來說,高頻電流產生的電磁場進入導體時,滲入深度比低頻電流情況下的短。根據式 (1)可知,金屬支架上產生的渦流損耗受電纜電流大小、電纜與支架距離、支架材料的電阻率、磁導率和支架的大小等因素的影響。由于電阻率的存在,金屬支架上產生的渦流會產生損耗,該損耗以熱量的形式散發出去。另外,支架上部存在發熱的電纜,其熱量難以散發,這使金屬支架的溫度較高。對于電纜支架來說,由于電纜線芯電流建立的并不是均勻磁場,且磁力線穿越支架的角度是逐漸
變化的,緊貼電纜的電纜支架與磁力線基本垂直,由此感應的電流方向必然處于與磁力線垂直的平面中,且成環狀。電纜支架其它部分磁力線與電纜支架不垂直,但感應出的渦流始終處于與磁力線垂直的平面中。
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