地下電纜磁場(chǎng)分析（二）

1.相相連接時(shí)電纜的磁場(chǎng)

相相連接是指將信號(hào)源接到待測(cè)電纜的兩相導(dǎo)體之間，兩個(gè)相導(dǎo)體與電纜末端的短路環(huán)（路徑探測(cè)時(shí)）或故障點(diǎn)（低阻故障時(shí)）形成回路，如圖6.4所示。

圖6.4  相相連接接線示意圖

為了保證電纜三相阻抗參數(shù)的平衡，減少對(duì)外的電磁影響，電纜的三相導(dǎo)體實(shí)際上是沿電纜扭絞前進(jìn)的，兩個(gè)導(dǎo)體之間的相對(duì)位置是沿電纜變化的，因此造成了地面上的磁場(chǎng)也是沿電纜變化的，具體取決于導(dǎo)體所在平面與地面的相對(duì)位置。下面介紹兩種特殊情況下的磁場(chǎng)分布。

在兩個(gè)通電導(dǎo)體所在的平面處于與地面垂直的位置上時(shí)，地面上的磁場(chǎng)分布與圖6.3所示相地連接時(shí)的磁場(chǎng)類似，不過由于兩個(gè)導(dǎo)體之間的距離很小，在電流相同的情況下，相相連接時(shí)地面上磁場(chǎng)強(qiáng)度要小的多。在兩個(gè)導(dǎo)體所在的平面與地面平行時(shí)，地面上的磁場(chǎng)分布如圖6.5所示，兩個(gè)導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場(chǎng)在電纜的正上方迭加使磁場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到最大值，而在稍偏離電纜正上方的位置上兩個(gè)導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場(chǎng)相抵消使磁場(chǎng)強(qiáng)度急劇下降。磁力線在電纜的正上方進(jìn)入地面。

圖6.5  平行導(dǎo)體地面上方磁場(chǎng)分布

電纜金屬護(hù)套外皮兩端是接地的，外皮與大地構(gòu)成了回路，電纜導(dǎo)體電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)在這一回路里產(chǎn)生感應(yīng)電流，外皮回路的感應(yīng)電流產(chǎn)生的一部分磁場(chǎng)與導(dǎo)體回路的磁場(chǎng)相抵消（即屏蔽層發(fā)揮了作用），地面上的實(shí)際磁場(chǎng)強(qiáng)度比以上分析的要小。金屬外皮的屏蔽作用是隨著頻率的增加而增強(qiáng)的。

2.暫態(tài)脈沖電流的磁場(chǎng)

以上關(guān)于電纜磁場(chǎng)的分析是針對(duì)正弦穩(wěn)態(tài)電流的，而電纜故障點(diǎn)放電電流是一暫態(tài)脈沖電流。在分析暫態(tài)脈沖電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)時(shí)，可以把暫態(tài)脈沖電流看成許多個(gè)不同頻率的正弦穩(wěn)態(tài)電流的代數(shù)和，分別計(jì)算每一頻率分量產(chǎn)生的磁場(chǎng)，然后把它們合成在一起。實(shí)際應(yīng)用中我們可近似地認(rèn)為暫態(tài)電流的磁場(chǎng)與穩(wěn)態(tài)電流磁場(chǎng)的變化規(guī)律是基本一致的。

應(yīng)該指出，地下電纜的電流分布及磁場(chǎng)是很復(fù)雜的，以上只是粗略的分析。不過在實(shí)際應(yīng)用中，我們往往并不需要精確地知道地面上某一點(diǎn)磁場(chǎng)的具體數(shù)值，只是通過測(cè)量地面上不同點(diǎn)磁場(chǎng)的相對(duì)數(shù)值及方向的變化來達(dá)到探測(cè)電纜路徑或故障定點(diǎn)的目的，通過本節(jié)的內(nèi)容，我們基本上可以掌握電纜磁場(chǎng)的分布規(guī)律，對(duì)于分析解決實(shí)際工作中遇到的問題是十分有幫助的。

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