电缆接地屏蔽层结构对传输线参数影响的有限元分析

发布时间：2021-03-26 11:33

　　电缆传输线模型具有广泛的应用场景,比如电磁暂态仿真、电缆局部放电诊断等。电缆的传输线参数受到电缆接地金属屏蔽层结构的影响。为了分析这种影响,研究了3种屏蔽结构:①整层接地铜屏蔽;②多股铜导线构成的接地屏蔽;③多股铜导线和铅层构成的双层接地屏蔽结构。首先构建了前两种屏蔽结构电缆的二维模型,有限元仿真获得的传输线参数和实测结果的对比验证了仿真的正确性,在此基础上对比分析了3种屏蔽结构对传输线参数的影响。为了解决二维模型无法表征多股铜导线螺旋结构的问题,针对多股铜导线屏蔽电缆构建了三维模型,进一步利用有限元法分析了铜导线数量和螺旋角度对电缆传输线参数的影响。 

【文章来源】：高压电器. 2020,56(11)北大核心CSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

整层屏蔽和多股铜导线屏蔽结构下的电缆截面图

如式(3)所示，分布电容C取决于电场强度E，电位移矢量D，以及线芯和金属屏蔽之间的电压U。分布电导G则取决于绝缘层介电常数，见式(4)，ε′和ε″为电缆绝缘介质介电常数的实部和虚部。线芯上施加单位电压后在1 MHz频率下的电场强度见图3，由图3可知，采用螺旋屏蔽后的电场分布趋近于整层屏蔽结果，最大电场强度接近整层屏蔽结构，说明相对于整层屏蔽，螺旋线屏蔽对分布电容的影响很小。

线芯上施加单位电压后在1 MHz频率下的电场强度见图3，由图3可知，采用螺旋屏蔽后的电场分布趋近于整层屏蔽结果，最大电场强度接近整层屏蔽结构，说明相对于整层屏蔽，螺旋线屏蔽对分布电容的影响很小。为了定量分析两种屏蔽结构对电缆传输线分布参数的影响，将两种结构下的有限元仿真获得的分布电感L，分布电阻R，分布电容C和分布电导G示于图4中。

【参考文献】：
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本文编号：3101511