地下電纜磁場分析（二）

1.相相連接時電纜的磁場

相相連接是指將信號源接到待測電纜的兩相導體之間，兩個相導體與電纜末端的短路環(huán)（路徑探測時）或故障點（低阻故障時）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，減少對外的電磁影響，電纜的三相導體實際上是沿電纜扭絞前進的，兩個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分布。

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

圖6.5  平行導體地面上方磁場分布

電纜金屬護套外皮兩端是接地的，外皮與大地構(gòu)成了回路，電纜導體電流產(chǎn)生的磁場在這一回路里產(chǎn)生感應電流，外皮回路的感應電流產(chǎn)生的一部分磁場與導體回路的磁場相抵消（即屏蔽層發(fā)揮了作用），地面上的實際磁場強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的。

2.暫態(tài)脈沖電流的磁場

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

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

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