正文
单芯导线中通过电流时,会在周围产生相应的交变磁场,处于交变磁场中的保护钢管就会产生涡流。接地线正常工作时,电流为零,若系统发生接地故障时,接地导线中的故障电流可能很大,在很短的时间内可以产生很强的磁场,外护钢管就会严重发热。
磁力线最容易从铁中穿过,它总是寻找有铁的路径传播。当导线中电流流出钢管的端口后,它所产生的磁力线就会尽可能返回到最近的端口,这样钢管端口的磁力线数量远远超过其“饱和点”,从而在管口堆积热量,导致管口熔化,熔断的两个断面非常光滑,如同刀割一般[1]。
按美国NEC标准,单芯接地线如果采用钢管作为保护管,钢管两端都应该接地,这就相当于并行敷设了两组接地线:钢管和电线。
如图1所示,在电路中加载100A的电流源,测得钢管的电流为97A,导线的电流为3A。将单芯导线穿钢管敷设,形成了集肤效应,电流集中在导线的外部传导、流动[1]。
若接地线采用绝缘导线,保护管采用钢管且两端直接接地,相当于构成一个匝比为1:1的变压器,钢管会产生很大的感应电流和热量损耗[2]。其实保护管可以看作高压单芯电缆的铠装层,这就是高压单芯电缆铠装层不仅要选用非磁性钢带护层,而且还要求一端直接接地、一端保护器接地的原因。
即使钢管单端接地或双端接地,总会在某些时刻,有不希望的电流流过钢管,大部分情况下单芯接地线穿钢管都是不妥当的。
参考文献
[1] Ronald P.O’Riley著. 电气工程接地技术[M]. 沙斐, 吕飞燕, 谭海峰, 译. 北京: 电子工业出版社, 2004:95-96.
[2] 郑光禄, 张涛. 110kV单芯高压电缆护套环流抑制措施[J]. 船电技术, 2015,35(10): 13-16, 21.