输电电缆支架涡流损耗的计算与分析.pdf

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1、第32卷增刊1电网技术Vol.32Supplement12008年6月PowerSystemTechnologyJun.2008文章编号：1000-3673（2008）S1-0142-04中图分类号：TM726.4文献标识码：A学科代码：470·40输电电缆支架涡流损耗的计算与分析112聂永峰，王建辉，孟毓（1．上海交通大学电子信息与电气工程学院，上海市闵行区200240；2．上海电力设计院有限公司，上海市卢湾区200025）CalculationandAnalysisofEddyCurrentLossesinGirderFrameforTran

2、smissionCables112NIEYong-feng，WANGJian-hui，MENGYu（1．SchoolofElectronicInformationandElectricalEngineering，ShanghaiJiaotongUniversity，MinhangDistrict，Shanghai200240，China；2．ShanghaiElectricPowerDesignInstituteCo.,Ltd.，LuwanDistrict，Shanghai200025，China）摘要：在大电流的作用下，支架涡流损耗已成为影响输

3、电质架，设磁通为φ，感应出的电动势为量和电网安全运行的重要因素。通过分析涡流产生的原理，dφe=−(2)采用MagNet软件运用有限元方法对电缆和支架进行建模，dt对电流不同、电缆与电缆支架间距不同、电缆布置方式不同金属支架是由导电媒质组成的，在该电动势的等多种条件下的输电电缆支架涡流损耗进行了计算和分析，作用下，金属支架会引起感生电流，即涡流。这种提出了降低涡流的措施。涡流在导电媒质内又产生磁场。根据楞次定律，感关键词：输电电缆；涡流损耗；MagNet；有限元方法应电动势及其产生的电流总是阻止与回路相交链0引言的磁通变化，以削弱原来的磁场。如果

4、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2随着电网的发展，截面积在1000mm以上的效应的影响，涡流主要分布在导体表层。电缆得到广泛应用，其输送容量也越来越大。在电一般来说，高频电流产生的电磁场进入导体缆大电流的作用下，钢支架涡流损耗不能忽略，且时，渗入深度比低频电流情况下的短。根据式(1)钢制支架长期发热对电缆外护套的寿命也有一定可知，金属支架上产生的涡流损耗受电缆电流大影响。因此，对钢制支架涡流损耗进行研究，有利小、电缆与支架距离、支架材料的电阻率、磁导率于合理选择电缆布置方式和电缆支架材料、减少损和支架的大小等因素的影响。由于

5、电阻率的存在，耗、提高电缆运行水平。金属支架上产生的涡流会产生损耗，该损耗以热量本文通过分析涡流原理，研究电缆隧道内、变的形式散发出去。另外，支架上部存在发热的电缆，电站站内支架涡流损耗，对电流不同、电缆与电缆其热量难以散发，这使金属支架的温度较高。支架间距不同等多种条件下的电缆支架涡流损耗对于电缆支架来说，由于电缆线芯电流建立的进行计算，分析不同因素对电缆支架涡流的影响，并不是均匀磁场，且磁力线穿越支架的角度是逐渐并对不同材质电缆支架的性能作综合比较。变化的，紧贴电缆的电缆支架与磁力线基本垂直，1涡流产生的原理由此感应的电流方向必然处于与磁力线

6、垂直的平由电缆电流引起的支架涡流问题属于时变涡面中，且成环状。电缆支架其它部分磁力线与电缆[1-2]流场问题。高压电缆一般放置于金属支架上，电支架不垂直，但感应出的涡流始终处于与磁力线垂缆中较大的正弦变化电流将引起交变磁场，磁场强直的平面中。度B的表达式为2计算电缆支架涡流的方法µI0BH==µ(1)02πr电缆支架涡流属于3维空间电磁场问题，且电式中：µ0为磁导率；H为磁场强度；I为电流；r为缆支架是非对称结构，因采用麦克斯韦方程求解的难距离无限长直导线的距离。该交变磁场渗入金属支度较大，很难保证计算精度。近年来，科研工作中经第32卷增刊1电网

7、技术143[3-4]常采用有限元法对电磁场问题进行计算。有限元维模型进行精密地剖分，选用2次单元进行剖分，方法是近似求解数理边值问题的一种数值方法，通过并在钢板四周表面向内设置了按对数规律从小到划分区域，选取插值函数，建立方程组，方便灵活地大的5个剖分层，以准确计算表层内的涡流。3维处理复杂形状的边界和交界面，适合于分析涡流检测场域剖分图如图2所示，支架损耗的计算结果见表中的三维非线性电磁问题。采用有限元方法得到的计1。从表1可以看出，支架损耗随相对磁导率变大算结果一般与实验结果吻合得很好。而变大，随电阻率值变大而变大。因此，本文根据实际工程的电

8、缆及其支架，建立3维有限元模型，选用加拿大Infolytica公司专门的低频电磁场有限元分析软件MagNet软件，计算图23维场域剖分图