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源接到待測電纜的兩相導體之間，兩個(gè)相導體與電纜末端的短路環(huán)（路徑探測時(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(xiàn)示意圖

為了保證電纜三相阻抗參數的平衡，減少對外的電磁影響，電纜的三相導體實(shí)際上是沿電纜扭絞前進(jìn)的，兩個(gè)導體之間的相對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，具體取決于導體所在平面與地面的相對位置。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(lèi)似，不過(guò)由于兩個(gè)導體之間的距離很小，在電流相同的情況下，相相連接時(shí)地面上磁場(chǎng)強度要小的多。在兩個(gè)導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)導體產(chǎn)生的磁場(chǎng)在電纜的正上方迭加使磁場(chǎng)強度達到最大值，而在稍偏離電纜正上方的位置上兩個(gè)導體產(chǎn)生的磁場(chǎng)相抵消使磁場(chǎng)強度急劇下降。磁力線(xiàn)在電纜的正上方進(jìn)入地面。

圖6.5  平行導體地面上方磁場(chǎng)分布

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

2.暫態(tài)脈沖電流的磁場(chǎng)

以上關(guān)于電纜磁場(chǎng)的分析是針對正弦穩態(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)不同頻率的正弦穩態(tài)電流的代數和，分別計算每一頻率分量產(chǎn)生的磁場(chǎng)，然后把它們合成在一起。實(shí)際應用中我們可近似地認為暫態(tài)電流的磁場(chǎng)與穩態(tài)電流磁場(chǎng)的變化規律是基本一致的。

應該指出，地下電纜的電流分布及磁場(chǎng)是很復雜的，以上只是粗略的分析。不過(guò)在實(shí)際應用中，我們往往并不需要精確地知道地面上某一點(diǎn)磁場(chǎng)的具體數值，只是通過(guò)測量地面上不同點(diǎn)磁場(chǎng)的相對數值及方向的變化來(lái)達到探測電纜路徑或故障定點(diǎn)的目的，通過(guò)本節的內容，我們基本上可以掌握電纜磁場(chǎng)的分布規律，對于分析解決實(shí)際工作中遇到的問(wèn)題是十分有幫助的。

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