金屬屏蔽層(金屬護套)和鎧裝層損耗
線芯回路產(chǎn)生的磁通,亦和金屬屏蔽層(金屬護套)及鎧裝層相鏈,必 然在金屬屏蔽層和鎧裝層上產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,也就會產(chǎn)生電磁損耗。
(一)金屬屏蔽層(金屬護套)損耗
在實際工程中,一方面為了減少感應(yīng)電動勢,另一方面,保護系統(tǒng)需 用金屬護套做為接地電流的通路,所以大多數(shù)情況下,金屬護套兩端都是 接地的,則必然會產(chǎn)生環(huán)流損耗。又由于金屬護套各點的感應(yīng)電動勢不 同,形成電位差,又會造成渦流損耗,所以金屬屏蔽層損耗應(yīng)為二者之和。
首先分析環(huán)流損耗。最簡單的是由兩根單芯電纜組成的單相回路。
如前述,單相回路單位長度金屬屏蔽層中的感應(yīng)電動勢
Es = - j1Xs
式中,1 為線芯電流;Xs 為單位長度金屬屏蔽層的感抗,Xs = 2o(ln) x
l0 - 7Q/m。
則接地回路電流
Es
1s =
式中,Rs 為金屬屏蔽層電阻。故單位長度電纜金屬屏蔽層損耗為
I2 xs2
Rs2 + xs2
實際工程中,常以線芯損耗 Wc 作為基值的百分比表示,即損耗因數(shù)
值定理,Rs 自 0一 2 中 Ws 必有一極值。令 = 0,得當 xs = Rs 時 Ws 最
大。又隨電纜敷設(shè)距離的增加,所鏈磁通亦增加,感應(yīng)電流也越大,造成 的損耗也大。所以在金屬護套接成通路的情況下,應(yīng)盡可能減少敷設(shè)距 離,以減少護層損耗。
除了環(huán)流損耗外,即使在一點接地的開路情況下,也由于金屬護套上 各點的感應(yīng)電動勢不同而形成局部電流而造成損耗。其和線芯損耗的比 值記為 λ"1。
所以金屬屏蔽層(金屬護套)總的損耗因數(shù)
λ1 = λ'1 + λ"1
對于 λ'1 和 λ"1 的計算公式可采用國際電工委員會〔1EC—287〕所規(guī)定 的公式,詳見表 23 - 4。
電纜型式及 敷設(shè)連接方式 | 1 | 1 | 備 注 |
鋼管形三芯電纜 (每一芯絕緣層 表面有屏蔽或金屬護 套) |
Rs 1 .7Xs |
不 計 | 如每一絕緣線芯具有一金 屬傳壓膜套和非磁 性加強 帶,也可應(yīng)用此式計算λ·1, 此時 Rs 為護套電阻與加強 帶電阻③ 并聯(lián)值,而 Ds = D·s = ^( (對于橢 圓形線芯,Ds1,Ds2 分別取其最大和最小直徑的 幾何平均值),Ds1 為金屬傳 壓膜平均直徑,Ds2為加強帶 平均直徑 |
R Rs + Xs |
①對于分裂線芯結(jié)構(gòu),λ"1 等于護套單點連接時的 λ"1 乘以 F。
②對于等距平行并列敷設(shè)正規(guī)換位電纜,三段的平均每相單位長度損耗可用等邊三角形敷設(shè)的參 數(shù)(A1,A2 )和計算公式計算 λ"1。
對于交叉連接電纜,如三段長度不相等而分別為 ma,na,a,則 λ·1 等于相應(yīng)敷設(shè)位置、不換位電
纜每大段二端連接接地的 λ·1 乘以()2,如不知每段電纜長度,則對于直埋電纜 λ·1 =
0 . 03,敷設(shè)在水泥槽管道中電纜 λ·1 = 0 . 05。
③加強帶電阻計算的規(guī)定:
(1)對于繞包節(jié)距很大(軸向加強帶)的加強帶,其電阻可按一個內(nèi)徑和重量都和加強帶相同的 圓柱體計算。
(2)若加強帶與電纜軸約呈 54。,或包繞節(jié)距很短但有互相接觸的兩層或兩層以上的加強帶,其 電阻為(1)的 2 倍。
(3)若加強帶包繞節(jié)距很小(徑向加固),其電阻可認為等于無窮大,即損耗可忽略不計。
(二)鎧裝層中的損耗
如電纜具有鎧裝,鎧裝將在不同程度上改變護套電流,因之損耗也隨 之改變。同時,當鎧裝接成通路時,鎧裝中也會產(chǎn)生損耗。計算鎧裝損耗 公式的推導過程比較繁鎖,這里只介紹 1EC 推薦的計算公式。
非磁性材料鎧裝損耗可用下述方法計算:以護套和鎧裝并聯(lián)電阻代 替 Rs ,護 套 直 徑 和 鎧 裝 直 徑均 方 根 值 代 替 護 套 平 均 直 徑
用相應(yīng)單一護套公式計算護套和鎧裝中總損耗。
順便指出,單芯電纜(小截面電纜 10mm2 除外)一般不容許采用鋼帶 鎧裝,因為屬于磁性材料的鋼帶會大大增加護套及鎧裝損耗。第三章已
經(jīng)講過,高壓單芯充油電纜采用銅帶作為徑向或軸向加固(鎧裝)。高落 差或水底單芯電纜容許采用鋼絲鎧裝以承受軸向拉力,因為鋼絲鎧裝可 以采取措施(大的包繞節(jié)距,鋼絲中夾以非磁性材料金屬絲),以減小它的 磁效應(yīng)。
對于鋼絲鎧裝圓形三芯電纜,鎧裝中損耗可用下列公式計算:
式中,s 為線芯中心軸間距離,單位為 cm;△A 為鎧裝等效厚度,
單位為 cm;AA 為鎧裝截面積,單位為 cm2;DA 為鎧裝平均直徑,單位為 cm;以為鋼帶有效磁導率(一般取 300)。
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