谐波电流对配电线路发热影响的
分析
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中国建筑科学研究院建筑防火研究所沈金波
北京电力
工程
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公司魏士峰
摘要:不管是相线还是中性线,只要谐波电流的畸变率大,导线截面积大,集肤效应和邻近效应的影响就必须考虑。对于某些截面较大的导线,集肤效应和邻近效应共同作用导致导体电阻增大,对线路发热所带来的影响已经较为明显了。本文从谐波电流的高频特性出发,在考虑集肤效应和邻近效应影响的基础上,定量分析了谐波电流对正常情况下电气线路发热的影响。
关键词:谐波电流集肤效应邻近效应电气火灾
随着电子设备的大量应用,电气线路中的谐波含量越来越严重了,谐波电流对电气火灾的影响引起了业内人士的普遍关注。3、6、9……次谐波均为零序性谐波,它们在配电线路中性线中呈现出相互叠加的特性,因此很容易造成中性线过载,甚至超过相线电流。目前国内关于谐波电流和电气火灾关系的文献主要集中在中性线上,谐波电流对相线发热影响的相关文献较少。
1 谐波电流的高频特性
1.1集肤效应(Skin Effect)
集肤效应是指导体中有交流电流流过或者处于交变电磁场中时,由于电磁感应,使电流或磁通在导体中分布不均匀,越接近
表
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面处电流密度或者磁通密度越大的现象。电流频率越高,导体的电导率和磁导率越大,趋肤厚度就越小,这时只要导体的截面积稍大,集肤效应就会相当严重,使导体的电阻增大。
1.2邻近效应(Proximity Effect)
相互靠近的导体中流过交流电流时,每一个导体不仅处于自身电流产生的磁场中,同时还处于其他导体产生的磁场中,这时各个导体中电流的分布和它单独存在时不一样,会受到邻近导体的影响,这种现象叫做邻近效应。电流频率愈高,导体靠得愈近,邻近效应愈显著。邻近效应和集肤效应是共存的,它会使导体中电流的分布更加不均匀,使导体的电阻更加增大。
以上两个特点都会使线路或设备产生更多的附加发热,从而影响绝缘寿命。除此之外,由于谐波电流会产生较高频率的电场,这种情况下绝缘的局部放电加剧,介质损耗显著增加,致使温升增加,也会影响绝缘寿命。
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