供电电流范文（精选7篇）
供电电流 第1篇
自2004年铁路大提速以来, 集中供电、分散变流的DC600V供电系统正逐步取代空调发电车的作用, 成为空调列车新型供电方式的主要发展方向:电力机车设置两个独立的供电绕组, 输出额定AC860V电压到DC600V供电系统, 经整流后输出独立的两路DC600V电源提供给客车, 额定输出功率为2×400 k W;每节客车上都装有逆变器和充电机等变流设备, 逆变器将DC600V电压逆变成三相AC380V电压后供给空调机组等三相负载使用, 充电机将DC600V电压变换成DC110V电压后供电池充电、照明和控制系统用电。
DC600V供电系统在现场运用时反映最多的是“漏电”问题, 漏电原因有很多种, 如机车供电柜接地、供电电缆磨损、机车和客车连接器进水、客车负载接地或绝缘性下降等。根据铁路总公司制定的《Q/CR 302-2014旅客列车DC600V供电系统技术要求及试验》, DC600V供电系统的漏电流检测电路已在标准中进行了规定, 为了保证整个系统供电的稳定性, 如何有效地进行供电系统直流输出侧的漏电判断就成了关键问题, 既要保证系统发生漏电时能可靠动作, 又要保证系统正常运行时不误动作影响正常列车供电。
1 列车供电系统
电力机车DC600V供电系统由两套相同的供电回路组成, 其电路结构完全相同, 其主电路形式如图1所示:单相交流860V输入经接触器与熔断器到单相整流电路, 通过平波电抗器和电容组成的滤波电路输出直流600V。根据铁路总公司的规定, DC600V供电系统必须采用电阻中点接地的方式, 因此系统直流侧还设有接地检测用电阻网络 (由R1、R2和R3组成) 和检测用电压传感器UJD, R1、R2和R3的阻值在标准中都统一进行规定, 前两者阻值为600欧, 后者为750欧。
2 电路分析
在电力机车DC600V供电系统正常工作无接地的情况下, 电压传感器Ujd的正常反馈值为输出电压的一半, 即300V左右。而一旦DC600V供电系统的直流侧出现正线或者负线漏电的情况, 电压传感器Ujd的反馈值都会出现较大的偏离:正线接地的情况下, Ujd的反馈值从300V逐渐下降到0V;负线接地的情况下, Ujd的反馈值从300V逐渐上升到600V。
如果电力机车供电系统保持DC600V输出稳定不变的情况下, 根据图1所示的电路推算, 输出正线接地时UJD和对地等效电阻R的函数关系满足式 (1) :
如果电力机车供电系统保持DC600V输出稳定不变的情况下, 根据图1所示的电路推算, 输出负线接地时UJD和对地等效电阻R的函数关系满足式 (2) :
如图2所示为对地等效电阻R=1000Ω时输出正线/输出负线接地时仿真波形图 (Udc表示供电系统输出电压, Ujd表示传感器Ujd电压) , 系统空载和负载时波形一致, 与负载大小无关联关系。
3 解决方法
通过现场反复地试验验证, 电力机车DC600V供电系统通过检测电压传感器Ujd的反馈值即可准确检测到系统漏电流的变化情况, 供电控制系统通过设置合理的漏电流判断门槛即可安全地保护整个DC600V供电系统:
(1) 电力机车供电系统输出电压为DC600V时, 电压传感器Ujd的反馈值小于130V (正线接地) 或大于470V (负线接地) , 系统等效漏电流大于160m A时, 供电系统的漏电流检测保护应动作;
(2) 机车供电系统输出电压为DC600V时, 电压传感器UJD的反馈值大于200V (正线接地) 或小于400V (负线接地) , 系统等效漏电流小于100m A时, 供电系统的漏电流检测保护应动作;
(3) 供电控制系统在检测漏电流达到动作值且持续30s后, 发出相应控制信号, 并予以保持, 可通过相应开关清除复位。
另外为了贯彻电力机车和客车之间的分级保护原则, 整列客车的每节车厢电气综合控制柜内设本车DC600V在线绝缘检测装置, 在本车直流漏电电流超过设定值100m A时, 等效干线对地接地电阻为2000欧, 延时不超过2s, 可切除本车DC600V用电。
4 结束语
通过对电力机车DC600V供电系统漏电的理论分析, 总结出了电压传感器Ujd的输出变化规律, 并验证了合理的漏电判断门槛值。通过电力机车DC600V供电系统和客车间的高压试验和验证, 其接地判断方法准确可靠, 目前已经应用于数千台客运电力机车DC600V供电系统中, 有效地解决了系统的漏电问题, 充分保障了铁路客车的安全运用。
摘要：对电力机车DC600V供电系统漏电流的问题进行分析研究。通过现场的高压试验验证, 寻找漏电流检测方案并进行改进。
关键词：DC600V,供电系统,漏电流
参考文献
供电电流 第2篇
关键词：整流机组,短路电流,牵引变电所,牵引供电系统
0 引 言
直流牵引供电系统为运行的电力机车提供可靠的电能,它主要由降压变压器、整流器、馈电线、接触线(轨)、走行轨、回流线等组成。直流牵引供电系统的短路电流计算,是变电所设备选择、保护设计、判断变电所运行的安全可靠性,确定运行方式的重要依据。
近些年来,国内不少单位开展了直流牵引供电系统短路计算的研究[1,2,3,4,5]。文献[1,2]介绍了6脉波整流机组的3段线性化曲线模型,并探讨了短路稳态电流的计算方法,由于用3段线性化处理时,各等效区间的电流曲线不平滑,容易突变,这样就存在很大的误差。文献[3]介绍了24脉波整流机组的5段线性化曲线模型,并编写SimSystem软件,用于计算大型直流牵引网络的短路电流。文献[4,5]给出了直流牵引网短路试验的几个具体实例。本文对直流牵引供电系统原理图进行了简化,并结合24脉波整流机组的5段线性化曲线模型,编写了直流牵引网短路电流稳态值计算的程序和界面,并对上海地铁3号线和北京地铁6号线牵引网发生短路的情况进行仿真。
1 整流机组的外特性模型
在工程计算中,24脉波整流电路通常认为是由2个12脉波整流并列而成。对于12脉波整流电路,电抗系数RF随着整流机组负荷电流的增大而不断增大,并且随着电抗系数RF的增大,整流机组工作在不同的区间上。下面是12脉波整流机组直流输出电压的调整特性
undefined (1)
undefined (2)
undefined (3)
undefined (4)
undefined
undefined (6)
式中:undefined为电抗系数, Xc为换相电抗, Id为负荷电流, Vd0为整流机组的空载电压。
在简化计算中,首先将各个区间的外特性曲线线性化,即用连接起点与终点的线段代替该曲线,求出线段直线表达式。之后将整流机组等效为带内阻的电压源,其中内阻为直线表达式的斜率,电压源值为直线表达式的截距。整流机组等效电路图如图1所示
以耦合系数k为基础,undefined时,最后一个状态(式子6)不出现;undefined时,最后两个状态(式子5和6)不出现。也就是说,k的不同,电压源等效的工作区间范围也就不同。假设上述6个工作区间都存在,根据式子(1)—(6)可以求出,各区段电流Id的分界点如下
Vd1→d2的电流分界点
undefined
Vd2→d3的电流分界点
undefined
Vd3→d4的电流分界点
undefined
Vd4→d5.1的电流分界点
undefined
Vd5.1→d5.2的电流分界点
undefined
其中undefined;undefined;U2N表示阀侧电压。
2 直流牵引供电系统的数学模型
直流牵引网上、下行线路双边并列供电时,牵引网发生短路的化简等值电路如图2所示:
考虑接触网为均匀结构,设r为馈电线每公里电阻值,rp为走行轨电阻,两变电所的间距为L,短路点到A变电所的距离是Ld,为了方便求出短路电流值Id,将图2中整流机组用等效电压源和电阻表示,并对上下行接触网电阻进行Y形变换,便得到图3。其中
undefined (7)
undefined (8)
undefined (9)
3 两变电所间短路稳态电流的计算
3.1 两变电所间短路稳态电流的计算
如图3所示,两牵引变电所间任意一点发生短路时,运用基尔霍夫定律可以分别求出两个变电所提供的短路电流Id1和Id2,将两个电流相加,就能得到总的短路电流。
undefined
undefined
Id∑=Id1+Id2 (12)
3.2 计算机算法与流程
由式子(11)和(12)可见,求短路稳态电流值时,确定Ua、 Ub、 ReqA和ReqB是关键,本文给出了迭代求整流机组工作区间的方法,其迭代求解过程如图4。
(1) 输入原始数据,计算耦合系数,换相电抗、整流机组的工作区间数及各工作区间的临界电流。
(2) 默认A、B变电所都工作在第一工作区间。
(3) 由式子(11)和(12)计算每个变电所提供的短路电流。
(4) 判断计算的短路电流是否在各个工作区间的电流范围之内,如果是,进入步骤;
(5) 如果不是,调整工作区间,继续进入步骤(3),直到所有的整流机组的工作区间不需要调整。
(6) 输出短路计算结果。
3.3 仿真界面的实现
按照上面的算法,采用Visual C#开发工具编制直流牵引供电网络短路电流计算的界面,用户通过界面输入原始数据,即可得到变电所的等效信息和短路点的稳态短路电流值,同时也能输出excel表格,对excel表格进行处理,就可以得到牵引网短路点位置与短路电流的关系图。程序主界面如图5所示。
4 仿真实例
本文以上海地铁3号线接触网发生近端、中端和远端短路试验为例进行仿真,具体试验内容参见文献[5],并同西南交通大学开发的SimSystem软件的仿真结果[3]进行对比。输入仿真数据如表1所示。
短路点位置与短路电流的关系图如图6所示。仿真结果与实验数据及SimSystem仿真数据的比较如表如表2所示。
对上面结果分析可见,仿真数据和试验数据及SimSystem仿真数据大致相同,短路点距离变电所较远时,仿真数据跟实测数据差别很小,但是短路点距离变电所较近时数据相差很大,这是因为在变电所附近发生短路时,继电保护装置迅速动作,使得试验测量的数值不能正确反映实际稳态短路电流的情况。由上可见,该软件能够用于计算直流牵引供电系统短路电流的稳态值。
下面结合北京地铁6号线北海公园和东四牵引变电所的情况,对直流牵引网上下行双边并列供电时,接触轨发生短路情况进行仿真,输入仿真数据见表3所示。
短路点位置与短路电流的关系图如图7所示。
由图7可见,每个牵引变电所提供的短路电流值随短路点与变电所距离的增大而逐渐减小,并且短路点距离越大,短路电流值减小的幅度越不明显;总的短路电流稳态值为临近两个变电所提供的短路电流值的叠加,并且其数值是先减小后增大,在短路点位于两个牵引变电所距离一半的时候最小。
5 结束语
本文所编写的应用程序可较为准确的反映直流牵引供电系统短路电流的情况,但本文所采用的数学模型只考虑了短路点临近两个变电所提供的短路电流而忽略了远方变电所对短路点的影响,另外本文所采用的数学模型只是简化模型,为了提高计算的准确性,这就要求在建立数学模型时,还应考虑整个牵引网络对短路点的影响、钢轨对地的过渡电导、杂散电流收集网等诸多因素。
参考文献
[1]曹建设,杲秀芳.直流牵引网短路电流计算[J].城市轨道交通,2007(8):31-34.
[2]乌正康,杨其华.地铁牵引供电网短路稳态仿真分析[J].铁道学报,1993(3):39-44.
[3]李良威,李群湛.24脉波整流器外特性仿真及其在城市轨道交通中的应用[J].城市轨道交通,2007(2):52-55.
[4]齐兵,徐鸿滨.城市轨道交通供电系统直流短路试验[J].电气化铁道,2002(1):50-51.
低压供电系统零序电流的危害与控制 第3篇
关键词：三相电流不同,零序电流,危害,控制措施,对零线的重视
在三相四线制供电系统中, 产生零序电流的原因:一是由于三相负载分配不均, 产生三相合成电流不为零, 发生零序电流;二是由于三相负载的性质不同, 造成功率因素角的不同, 产生三相合成电流的向量不为零, 造成零序电流的发生。
理论上, 在纯电阻电路中三相电流 (负荷) 完全平衡是不会产生零序电流的。但在实际工作中, 由于客观原因不会存在完全平衡的三相负荷, 三相电流不平衡就会发生零序电流。因此, 尽量合理安排平衡三相负载, 减小零序电流, 是我们用电检查日常工作的一项重要任务。另外, 在我们实际工作中也不会只遇到纯电阻 (纯电容、纯电感) 电路, 均为各种元件组成的复杂的庞大的供、用电系统。这就给我们工作带来挑战。在这种情况下, 如何根据具体情况采取相应措施, 实现三相电流就地平衡, 阻止零序大电流的发生, 保护系统、设备和人身的安全, 就成为我们用电检查人员的一项重要研究课题。
一、实例分析
2011年7月, 四川理工学院1#学生公寓学生公寓配电室连续发生几起总路开关跳闸引起的停电事故。通过现场检查, 发现均为零序保护动作而触发的总路开关跳闸。但我们在测量400V低压总路的三相电流时, 发现三相电流比较平衡。1#学生公寓 (800KVA变压器) :A相780A, B相770A, C相780A, 而零序电流的测量值为720A。院方电气管理人员不解, 为何三相电流接近平衡, 而零序电流却这么大?
我们经过现场勘查和询问, 了解到1#学生公寓配电变压器容量为800KVA, 供6栋学生公寓大约6000名学生的生活用电, 约有3500台电脑和450台1.5P的空调 (变频设备) , 照明多使用“LED”节能灯、日光灯等。因大量使用空调设备和节能灯具, 构成电路中感性电流增大, 大量的电脑又使电路中容性电流的增大。加之院方在设计施工电力线路时, 采取按楼层按各类负载分相供电 (便于校方停送电管理) 。其中A相供空调系统、洗衣机及辅助设施, B相供照明系统, C相供插座 (电脑) , 零线为共用零线。如图一所示。
三相用电负荷分配看似基本平衡, 但因三相负载性质不同, 造成各相的电流相位偏移不一样。A相空调 (感性负载) 相位滞后, B相照明 (白炽灯、“LED”节能灯、日光灯) 回路电流相位角发生位移较小, C相电脑 (容性负载) 电流相位超前, 造成三相电流相位角发生偏移, 从而产生三相电流的合成向量“In” (零序电流) , (如图二) 。另外, 三相负载相位角发生位移, 特别是3500台电脑 (变频设备) 使系统中产生的谐振, 打破了三相电流相位角的平衡, 三相电流相位角发生偏移, 在系统中产生三相电流的合成向量, 从而发生较大的三相合成电流向量“In” (零序电流) 。
图二中:黄线为A相电流Ia, 绿线为B相电流Ib, 红线为C相电流Ic, 粗黑线为三相合成电流“In” (零序电流) 。
二、三相四线制供电系统中发生零序大电流所造成的危害:
1 造成停电事故
三相负载不平衡时, 将产生零序电流, 零序电流将随三相负载不平衡的程度而变化, 不平衡度越大, 则零序电流也越大。零序大电流会引起零序继电器的保护动作 (超过零序电流的保护定值) , 触发负荷开关跳闸, 造成停电事故。 (零序电流等于三相电流的矢量和, 在正常时应该是0或者小于零序动作电流, 当三相电流严重不平衡或者发生单相接地时零序电流就大于零序动作电流, 零序保护就会动作) 。
2 严重危及用电设备的安全
在三相负载不平衡时运行, 三相输出电流不同, 中性线就会有电流通过, 发生零序电流 (当零序电流超大时极易烧断零线) , 使中性线产生阻抗压降, 中性点处于漂移状态, 各相的相电压发生变化。负载重的一相 (或者两相) 电压降低, 而负载轻的一相 (或者) 电压升高。在电压漂移状态下继续供电, 极容易造成电压高的一相用户的用电设备烧坏。而电压低的一相用户用的电设备则无法使用。这就严重危及用电设备的安全运行。
3 使电气设备的使用寿命缩短
运行中的配变若存在零序电流, 则其铁芯中将产生零序磁通。 (高压侧没有零序电流) 这迫使零序磁通只能以油箱壁及钢构件作为通道通过, 而钢构件的导磁率较低, 零序电流通过钢构件时, 即要产生磁滞和涡流损耗, 从而使配变的钢构件局部温度升高发热。配变的绕组绝缘因过热而加快老化, 导致设备寿命降低。
4 增加变压器和线路的电能损耗
在三相四线制供电网络中, 电流通过线路导线时, 因存在阻抗必将产生电能损耗, 其损耗与通过电流的平方成正比。当低压电网以三相四线制供电时, 由于有单相负载存在, 造成三相负载不平衡。当三相负载不平衡运行时, 中性线即有电流 (零序电流) 通过。零序电流越大, 在中性线上产生的损耗也越大。从而增加了电网线路的损耗。
配电变压器是低压电网的供电主设备, 零序电流越大, 说明三相负载不平衡越严重。当变压器在三相负载不平衡情况下运行时, 将会造成配变损耗的增加。因为配变的功率损耗是随负载的不平衡度而变化的。
5 烧断零线发生供电系统缺零事故
三相四线制低压供电系统中, 超大零序电流会烧断零线, 造成三相四线制低压供电系统缺零而发生事故。举例:如 (图一) :
(1) 零线烧断 (图一“1”点) 会使三相四线制供电系统缺零。从而导致中性点漂移, 致使各相的相电压发生变化。负载重的一相 (或两相) 电压降低, 而负载轻的一相 (或两相) 电压升高。在电压不稳定状态下供电, 就容易造成电压高的一相 (或两相) 的用户用电设备烧坏 (如居民家用电器) , 而电压低的一相 (或两相) 的用户的用电设备则可能无法使用或者损坏。
(2) 零线烧断 (图一“2”点) , 使得A相和B相的用电设备由并联变为串联。供电电压由相电压 (220V) 变为线电压 (380V) , 烧坏用电设备。严重时会发生电器火灾事故。
(3) 零线烧断 (图一“3”点) , “B”相断零, “B”相的用电设备零线带电。“B”相的电器设备 (如电动设备等) 在无辅助接地保护的情况下, 用电设备和居民家用电器的零线和金属外壳带电。人体接触零线或带电的金属外壳就会发生触电事故, 甚至造成人身伤害。
三、具体控制措施
根据以上问题分析大致可以采取的办法有:
1将不对称负荷分散接在不同的供电点, 以减少集中连接造成三相电流不平衡度严重超标的问题, 阻止较大零序电流的发生。
2使用交叉换相等的办法使不对称负荷合理分配到各相, 尽量使其平衡化, 减小零序电流。
3装设平衡装置
在低压三相四线制的城市居民和农网供电系统中, 由于用电户多为单相负荷或单相和三相负荷混用, 并且负荷大小不同和用电时间的不同。所以, 电网中三相间的不平衡电流是客观存在的, 零序电流很难控制。并且这种用电不平衡状况的无规律性, 导致了低压供电系统三相负载的长期性不平衡。对于三相不平衡电流, 电力部门除了尽量合理地分配负荷之外几乎没有什么行之有效的解决办法……调整不平衡电流无功补偿装置, 有效地解决了这个难题, 该装置具有在补偿系统无功的同时还有调整不平衡有功电流的作用。其理论结果可使三相功率因数均补偿至接近1.00, 三相电流调整至平衡, 可以大大降低零序电流。实际应用表明, 可使三相功率因数补偿到0.90以上, 使零序电流调整到变压器额定电流的10%以内, 有效的控制了较大零序电流的发生。另外, 在相间跨接的电容可以在相间转移有功电流。调整不平衡电流, 达到降低零序电流的作用。无功补偿装置是利用wangs (王氏) 定理来进行设计的, 在相与相之间以及相与零线之间恰当地接入不同数量的电容器, 不但可以使各相都得到良好的补偿, 而且可以调整不平衡有功电流, 最终达到减小零序电流的目的。
为此, 我们根据四川理工学院1#学生公寓的实际情况, 以降低零序电流, 防止零序保护动作造成停电事故为目的。制定出一系列的整改措施意见, 并针对每种用电设备属性, 有的放矢的进行改造。其具体措施如下:
1根据1#学生公寓楼的实际用电性质, 由三相四线制供电改为三相五线 (等径) 制供电, 增加了一根辅助接地线。增加接地保护, 确保供用电的安全;
2平衡三相负荷, 对各类负荷分别进行调整, 实现总体三相基本平衡, 杜绝零序大电流的发生;
3建议学生公寓 (共六层) 每层楼的各类负荷改为单相供电;即1-2层由A相供电, 3-4层由B相供电, 5-6层由C相供电。从根本上改变三相负荷不同的状况, 使各层楼中的感性、容性负荷就地平衡, 从根本上控制零序电流的发生;
4学生公寓的电动设备及插座加装辅助接地线, 使电动设备外壳可靠接地, 防止在系统断零时发生触电事故, 确保用电的安全可靠性;
5安装电容器 (最好是安装自动补偿装置) 集中或分散地对节能灯、日光灯、空调等感性负荷进行补偿;
6针对大量电脑产生的谐振, 建议安装有源 (或无源) 滤波设备, 利用电感、电容特性组成低通滤波回路, 目的是让指定频段 (50Hz) 工频电流顺利通过, 而让谐波电流给予足够大的衰减而使其受到抑制。实现过滤谐波, 修复基波的目的 (如图三) 。
四川理工学院学生公寓经过改造, 收到了很好的效果。1#学生公寓在经过改造后, 从去年改造后至今, 未发生一起因零序电流保护动作而引起的停电事故。
结语
总之, 三相负荷不平衡 (或者不对称) 就会发生零序电流。零序电流的增大, 会影响我们供电系统的稳定、用电设备的安全甚至人的生命。因此, 我们提倡重视零线, 控制零序电流。并指导和帮助客户合理平衡三相负荷、控制零序电流、保障客户和电网安全就是我们用电检查人员工作中的一项重要任务和研究课题。
参考文献
[1]四川理工学院一、二号配电室电能分析报告[R].
[2]省电机.珠海市高和机电设备有限公司[Z].
[3]电力设备接地设计技术规程[S].
[4]电气装置安装工程施工及验收规范[S].
[5]电气安全事故分析及其防范[S].
供电电流 第4篇
在煤矿6 kV电网中, 当下井电缆线路较短时, 对地电容较小, 电容电流可忽略不计;但当下井电缆线路较长时, 对地电容较大, 电容电流便不可忽略。在电网对地具有电容的情况下, 单纯提高绝缘电阻, 不仅不能使人身触电电流值减小, 反而有所增大[1]。而从运行的角度讲, 总是希望绝缘电阻越高越好。这个矛盾, 只有在电容电流完全补偿的情况下才能得到解决。
电容电流补偿的基本原理是在漏电故障处同时产生一个电感性电流, 以抵消电容电流, 达到减小漏电电流的目的[2,3], 主要有以下2种方法:
(1) 在变压器中性点与地之间接入电抗线圈;
(2) 在人为中性点与地之间接入电抗线圈, 这是我国煤矿井下使用的各种检漏继电器中常见的一种方法, 它适用于中性点不接地系统。
在《低压用电安全规程》中要求低压供电变压器的中性点必须直接接地, 而《煤矿安全规程》中已有明确规定:严禁井下配电变压器中性点直接接地, 严禁由地面中性点直接接地变压器或发电机直接向井下供电。采用传统的方法不能同时满足变压器既要向地面生活及生产系统供电, 又要以中性点隔离消弧形式向井下供电的要求。
针对煤矿变压器中性点直接接地问题 (未经消弧线圈) , 笔者设计了一种煤矿供电系统电容电流自动补偿装置。该装置实现了供电系统电容电流的自动补偿, 弥补了人工投切电容的不足, 增加了系统运行的实时性和可靠性, 提高了系统的自动化程度。
1 装置工作原理与组成
1.1 装置工作原理
该装置采用C8051F021单片机作为控制器, 在零序电压方波的上升沿时刻, 控制系统提取零序电流的值, 此时的零序电流值即为电容电流值。根据该值的大小计算出需投切的并联电容的大小, 通过控制器发出控制信号, 利用双向晶闸管投切电容, 完成系统电容电流的补偿。
在正常运行时, 该装置以变压器中性点直接接地的方式向地面和井下同时供电;在发生故障时, 零序电抗器起到了隔离作用, 使得零序电抗器后的系统与变压器隔离开, 其效果相当于在零序电抗器后作了一个人造中性点, 相当于在变压器中性点与地之间加入了消弧线圈。
1.2 装置组成
该装置硬件部分主要由C8051F021单片机、提取零序电压信号模块、提取零序电流信号模块、电容电流补偿控制模块、电流/电压转换模块等组成, 如图1所示。
(1) 提取零序电压信号模块
提取系统零序电压信号的原理如图2所示。零序电压的提取方法是在零序电抗器后作一个人造中性点, 在人造中性点与地之间, 可测得系统3倍的零序电压值 (U0) 。而取得零序电压后, 还需将其触发成方波, 以便提取系统的电容电流值。此外, 还需取得零序电压的有效值, 以供计算系统所需并联电容值的大小。
(2) 提取零序电流信号模块
为了保证系统零序电流分析的完整性和准确性, 该装置采用在零序电抗器前的系统中性线上加电流互感器的方法提取系统的3倍零序电流 (I0) 。在零序电抗器前提取系统零序电流信号的原理如图3所示。
从图3可以看出, 在零序电抗器前提取的零序电流有感性分量, 因此, 需将该电流进行分离。分离方法即在零序电压触发的方波中, 在其上升沿取得的零序电流为容性电流, 在其下降沿取得的零序电流为感性电流。若容性电流大于感性电流, 则说明系统中的电流仍主要为容性电流, 系统有待补偿, 需增大并联电容值;若感性电流大于容性电流, 则说明系统中的电流主要为感性电流, 系统过补偿, 需减小并联电容值。
(3) 电容电流补偿控制模块
该模块采用双向晶闸管投切电容, 双向晶闸管的驱动电路有3种形式:采用接口驱动器、采用脉冲变压器、采用由光电耦合器组成的驱动电路。
接口驱动器的选用要根据双向晶闸管的IGT数值来决定, 驱动器要保证具有最佳的输出电流;使用光电耦合器组成的驱动电路, 是为了防止噪声窜入而将电路与控制电路进行电气隔离, 该方法简便、易行, 得到广泛的使用;采用脉冲变压器也可以达到电气隔离的目的, 实现双向晶闸管的驱动[4]。
本文采用光电耦合器组成的驱动电路驱动双向晶闸管, 其驱动电路如图4所示。光电耦合器采用东芝公司的TLP521系列光电隔离器。该模块采用可控硅过零触发的方式, 将单片机控制信号通过光电隔离加在可控硅的门极G上, 当可控硅两端的电压过零时, 可控硅因门极接受脉冲而导通, 在每周期发出的控制脉冲可控制可控硅的导通。当需要切除电容时, 则撤消门极脉冲, 此时, 可控硅会在电压过零时自然关断[5,6]。因此, 不会产生由投切电容引起的激磁涌流, 可保证系统安全可靠地运行。
2 装置软件设计
该装置的软件部分采用在Keil C环境下采用C语言设计, 并采用模块化编程结构, 使得系统的程序设计具有易读性、可修改性和可验证性的优点。软件需要完成的任务:采集电网零序电压信号, 并根据零序电压方波正确采集系统电容电流的大小, 根据电容电流的大小计算出需要投切的电容的大小, 正确发出电容投切的控制信号, 同时, 完成显示和键盘输出任务。
该装置的软件主要由主程序、初始化、A/D采集、投切电容值计算、定时器跟踪、键盘和显示等部分组成。主程序流程如图5所示。
定时器T1用于监视系统运行, 相当于软件看门狗;定时器T2用于捕捉零序电压方波的上升沿。
3 抗干扰设计
煤矿的环境比较复杂, 存在串模干扰和共模干扰, 这对供电系统造成很大的影响, 因此, 在该装置的设计中采用了抗干扰措施。
3.1 硬件抗干扰设计
(1) 串模干扰是指干扰电压与有效性信号叠加后作用到系统上, 来自高电压输电线、与信号线平行铺设的输电线和大电流控制线所产生的空间电磁场。由传感器传来的信号线比较长, 干扰源通过电磁和静电耦合到信号线上的感应电压数值相当可观。此外, 信号源本身固有的漂移、纹波和噪声, 以及电源变压器不良屏蔽或稳压滤波效果不好等原因也会引入串模干扰。
在该装置中采取的主要抗串模干扰措施是用低通输入滤波器滤除交流干扰, 在零序电压和零序电流信号的提取电路中都使用了RC滤波器吸收串模干扰。
(2) 共模干扰是指输入通道的2个输入端上所共有的干扰电压。为了抑制共模干扰, 双向可控硅控制电路中采用了光电耦合器TLP521将模拟负载交流电源和数字信号电源隔离开来, 即将“模拟地”和“数字地”断开。
3.2 软件抗干扰设计
软件抗干扰技术的主要内容:一是采取软件的方法抑制叠加在模拟输入信号上噪音的影响, 如数字滤波技术;二是由于干扰而使运行程序发生混乱, 导致程序乱飞或陷入死循环时, 采用使程序纳入正规的措施, 如软件冗余、软件陷阱、“看门狗”技术。常用的软件抗干扰措施: (1) 输入口信号重复检测的方法; (2) 输出口数据刷新方法; (3) 软件拦截技术 (指令冗余、软件陷阱) ; (4) “看门狗”技术。
4 结语
本文介绍的电容电流自动补偿装置在测得电容电流的基础上, 利用双向晶闸管投切电容, 实现电容电流自动补偿, 弥补了人工投切电容的不足, 增加了系统运行的实时性和可靠性, 提高了自动化程度。但该装置还有待改进, 由于零序电抗器是自感系数和互感系数均相等的互感器, 因此, 其漏磁很大, 如何补偿零序电抗器的漏磁是下一步的研究工作。
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供电电流 第5篇
桥式整流电路是由电源变压器、四只整流二极管D1~4和负载电阻RL组成。四只整流二极管接成电桥形式, 故称桥式整流。
桥式整流电路的工作原理如图2所示。在u2的正半周, D1、D3导通, D2、D4截止, 电流由TR次级上端经D1→RL→D3回到TR次级下端, 在负载RL上得到一半波整流电压。
在u2的负半周, D1、D3截止, D2、D4导通, 电流由Tr次级的下端经D2→RL→D4回到Tr次级上端, 在负载RL上得到另一半波整流电压。这样就在负载RL上得到一个与全波整流相同的电压波形, 其电流的计算与全波整流相同, 即
每个二极管所承受的最高反向电压为 (全波整流的一半)
上述方法用于电源测量IC供电时, 成本较高, 漏电流较大。下面介绍一款基于电容耦合原理的改进型供电电路。
本电路在正反两半波的AC输入都可工作, 这区别于传统的半波整流, 可以为交流电源提供一个平衡的负载。其低电流电源的工作原理是, 使用相同的电流对几个电容器同时充电, 从而获得更高的能量储存效率。对相同的负载只需要较低的输入电流, 这样可以降低输入电容的容值, 进而降低成本。并且这个电路还可以根据负载的情况对电路进行“模块化”的增减, 通过并联更多的电容, 可以在输入同样电流的条件下实现更多的能量输出。
电路原理图见图3。
工作过程:该电路的工作过程涉及到两个不同的机制:在充电周期, 各个小电容器处于充电状态;在放电周期, 先前充电的电容再将电量充至大容量电容C3。
正充电周期:当零线电压高于火线时, C2充电 (通过D1和D2) 。
负充电周期:当零线电压高于火线时, C3以及和其串联的C6和C5充电 (经D4, D7, 和D8) , 实现了用相同的电流给所有电容器充电的优势。
正放电循环:C6和C5并联放电到C3 (通过Q2和Q3) 。
负放电循环:C2放电到C3 (通过Q1和D3) 。
下面是针对这款电路的实际测试结果:
针对不同交流频率的工作稳定性:表1给出了在不同交流电频率下, 该电路的工作状态。如表2所示:即使是在最低输入频率的条件下, 该电路都可以在0.5秒后的实现电压稳定。
针对不同交流输入电压的工作稳定性:表2给出了该电路在50Hz不同交流电压条件下的工作状态 (负载电流8m A) 。
大负载条件下的工作稳定性:表3将负载电流提升至20m A (极限状态) , 输入240V、50Hz条件下的工作状态
如果提高输入电容C1的容值, 则可以提供更大的负载电流, 表4给出了C1=470n F时电路的工作状态。
结束语
相比于传统的交流桥式整流电路, 文章介绍的基于电容耦合原理的改进型供电方案, 成本更低、体积更小、器件可靠性更高, 更符合低成本单相智能电表的应用环境。
摘要：文章介绍了一种基于电容耦合的改进型电源方案, 主要应用于低成本的单相智能电表中。这种方法无需使用传统的变压器和高耐压的电容, 通常在200nF680nF范围内产生的电压降。这种方法简单、经济, 虽然由于其小负载电流的特性导致效率不高, 但是很适用于低电流的智能电表芯片应用环境。
关键词：智能电表,低电流供电,方法
参考文献
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[2]邵氡海.基于IEC62056的三相智能电表设计与实现[D].湖南大学, 2012.
供电电流 第6篇
一、杂散电流的特点
1. 概念
上述提及的泄漏电流,即为杂散电流(Stray Current),也称迷流。杂散电流是指任何不按照有规则的电流通路流动的电流,导体因绝缘不良而泄漏出了这部分不规则流动的电流。
2. 对周围金属物体影响及后果
直流供电系统服务的对象不同,地点不同,杂散电流对相应设施的影响与危害也不同。从图1可以看出,杂散电流对周围金属物体如混凝土中的钢筋及其它金属构筑物产生致命的杂散电流腐蚀,它将使在直流供电系统回流点附近的钢筋锈蚀,体积膨胀,使得混凝土结构开裂,丧失强度,而且会加速金属的腐蚀,使电雷管发生先期爆炸等,造成难以预测的损失。
3. 杂散电流特点
杂散电流受电气化铁路、电化学腐蚀,输油管路阴极和其他偶然因素(如管道焊接)的影响等,都可能产生杂散电流。而只要地下的金属管线流过杂散电流,在电流流过的地方,就会造成腐蚀。杂散电流腐蚀的本质是电解腐蚀或称电化学腐蚀,也叫电蚀。其特点是:
(1)腐蚀激烈。电蚀是轨道交通系统中金属腐蚀的主要腐蚀形式,其比自然腐蚀要剧烈得多。杂散电流一旦流入埋地金属体,再从金属体流出,进入大地或水中,就会在电流流出部位发生腐蚀。对铁制件来说,铁离子与氢氧根离子,生成氢氧化亚铁,即铁锈。而运行中的轨道交通系统,杂散电流不断形成且为动态变化,使得金属腐蚀更激烈。
(2)腐蚀集中于局部位置。电蚀易在杂散电流流经的金属物体的流出点及表面有不规则形状的区域产生。
(3)金属物体有防腐层时,往往集中于防腐层的缺陷部位。杂散电流在流经金属物体时,若该导体某处绝缘不良,又易在此处形成不规则流动的电流,形成另一股杂散电流,金属离子扩散,加速了该处金属的电解,使该处缺陷部位腐蚀加速,并导致该缺陷部位的缺陷进一步扩大。
二、杂散电流形成条件
1. 形成原因
我们知道,电流的产生都是由于有电位差的存在,杂散电流也同样。在回流钢轨中,电流由高电位流向低电位,如图1。也就是机车为高电位,牵引变电所为低电位。钢轨对地有一定的过渡电阻,如此,因电位差和过渡电阻的存在形成了对地的泄漏电流。
轨道交通系统中,机车又是一个运动变化的负荷,地铁杂散电流腐蚀的介质一般为土壤,情况千差万别,影响腐蚀过程的因素太多,并随时间变化而变化。
我们知道,金属材料与其环境介质发生化学的和电化学的反应而引起材料的退化和破坏称为金属的腐蚀。多数情况下,金属材料的腐蚀破坏是由于它逐渐丧失了金属特性,由单质转变为热力学上更为稳定的化合态,导致金属腐蚀。腐蚀过程中金属原子丢失电子,发生了氧化反应。而直流供电系统的阴阳极在符合条件下形成腐蚀电池,金属开始发生电化学腐蚀。
2. 电化学腐蚀的条件
杂散电流的危害主要通过电化学腐蚀表现的。金属腐蚀的必要条件是存在氧化剂,电化学腐蚀也同样。而杂散电流是金属在电解质溶液或潮湿金属表面发生破坏的条件之一,电化学腐蚀的主要特点就是在腐蚀过程中存在有电流。其发生应具备以下四个条件:(1)存在阳极和阴极;(2)阴阳极间存在电位差;(3)阴阳极间有金属电流通路;(4)阴阳极浸在电解质中,且有流动的自由离子。
一旦具备以上条件,且为全部条件,腐蚀电池即形成,金属电蚀发生。
3. 电化学腐蚀反应过程
腐蚀电池形成后,在阳极,金属被氧化形成离子进入电解质中,同时释放电子。一般金属导体多为铁金属,电蚀反应通常为:
而在充气的电解质中,在阳极则发生如下反应:
若早缺氧或酸性环境中,发生反应时将有氧气析出:
三、杂散电流的防护
因杂散电流对金属物体电蚀而影响安全生产,对其的研究也进一步加大。1921年,美国国家标准局采用了一些方法来减少轨道交通公司一方杂散电流的泄漏。推荐了几条对地下结构适用的措施:
(1)轨道附近的新建结构位置选择;(2)电缆与管线和其他结构避免接触;(3)管线和电缆的金属铠装需绝缘;(4)结构使用绝缘涂层;(5)受腐蚀影响的结构相互连接并与地铁的回流电路相连。
以上这些措施代表了当时最好的减少杂散电流及其腐蚀的方法,基本原理目前仍然有效。其中最后一项中的连接只是一个其它措施的补充或一个临时措施。它降低了回流电阻,增加了杂散电流数量,排流不作为高轨地电阻的替代。
1. 防护原则
杂散电流在工程设计中应当采取“以防为主,以排为辅,防排结合,坚强监测”的原则,相关专业协调配合,针对不同专业部门采取相应的措施,以减少杂散电流。
(1)“以防为主”。就是控制所有可能的杂散电流泄漏路径,减少其进入轨道交通系统的主体结构、设备以及沿线附近相关设施的结构钢筋。
(2)“以排为辅”。杂散电流的存在是现实的,在“防”的基础上,必须考虑如何来“排”。为此,设置杂散电流的收集系统。这个收集系统为杂散电流从回流轨上泄漏后遇到的第一道小电阻的回流通道,该通道可将其尽量限制在本系统内部,防止其向本系统以外泄漏,从而实现“排”。
2. 杂散电流的控制
随着科学技术的不断发展,杂散电流控制技术日臻完善。不过,现代杂散电流控制技术基本遵从美国国家标准局1921年报告相同的基本原则和要点,目前又应用了一些现代的先进技术,如采用新的道床材料和电力电子技术等。一般地,这些控制措施被分为两类:
(1)改进轨道交通系统;(2)改进轨道交通系统附近的地下结构。
为实现以上控制目的,目前主要通过以下一项或多项措施来实现:①减小回流轨的电阻。减少沿回流轨的压降的方法有:增加回流轨的截面积;足够的轨道之间的连接;减少两个牵引变电所之间的距离等;②增加泄漏路径对地电阻。这是减小杂散电流非常有效的措施;③增加大地和地下金属结构之间的电阻;④增加地下金属结构的电阻。
3. 杂散电流的监测
轨道交通部门利用杂散电流监测数据来决定采用什么样的控制措施。杂散电流的监测可以用目测连接电缆的状况,以保持回流轨的低电阻;也可请专业人员对特殊的地段进行杂散电流腐蚀状况的查勘。
杂散电流的调查,一般是指轨道交通系统的结构如车站处的的轨道对地电阻和腐蚀电势。其它杂散电流的监测包括轨道对地电压、泄漏电流、指定的金属结构对负母线的电压和从牵引变电所馈出的总电流等的测量。这些测量用于对当前杂散电流和杂散电流腐蚀的评估。中华人民共和国行业标准——地铁杂散电流防护技术规程CJJ 49-92的规定:隧道结构的外表面,受杂散电流腐蚀危害控制指标是由泄漏电流引起的结构电压偏离自然电位数值。对于钢筋混凝土地铁主体结构的钢筋,上述极化电压的正向偏移平均值不应超过0.5V。
一般轨道交通系统的杂散电流监测系统主要是监测杂散电流对结构钢筋的腐蚀可能性,所以其主要是监测结构钢筋的极化电压值。
4. 目前减少杂散电流的方法
直流供电系统中,减少杂散电流的方法根据供电对象不同有特殊的方法,但总体上有基本的原理和方法。下面,以目前地铁一般采取的方法来说明减少杂散电流的方法。
(1)减小钢轨阻抗。地铁列车走行钢轨同时作为牵引列车回流用,因此钢轨阻抗越小,从钢轨向外流失的杂散电流也越小,减少钢轨阻抗的有效办法之一是采用长钢轨,钢轨越长,钢轨接头就越少,钢轨的阻抗也就越小。对钢轨接头除了用鱼尾板螺栓连接外,再在两根钢轨之间用2根120mm2以上的绝缘铜电缆连接。
(2)走行钢轨采用点支承。减小钢轨阻抗,可以有效减小杂散电流。但是如果,钢轨与地面接触面大,且电阻小,对杂散电流的控制仍然不够。为此走行钢轨采用点支承,即用混凝土软枕作为支承,来减少钢轨与地面的接触面。
(3)钢轨与地绝缘。同时,钢轨与地绝缘越好,杂散电流也就越小。目前采取在钢轨与混凝土软枕之间、紧固用螺栓与混凝土软枕之间、扣件与混凝土软枕之间绝缘,要求每公里轨道对杂散电流收集网的泄漏电阻值大于10Ω。
(4)设置杂散电流收集网。比如,上海地铁电动车辆采用直流供电,其额定电压为1500V、额定在引电流高达3000A。虽然兼作回流的走行钢轨与地之间采取了绝缘措施,又采用长钢轨,钢轨接头处加焊铜电缆,但钢轨本身具有电阻,当电流流过钢轨时在电阻上就产生电位差,且钢轨对地绝缘电阻不可能处于无穷大,于是就产生了杂散电流。当其进入地铁隧道的结构钢筋及与隧道绝缘不良的金属管道、支架、桥架等时,在有电解质的情况下,这些金属设备将受到电腐蚀。为此,在地铁混凝土软枕下的道床内设置杂散电流收集网。
杂散电流收集网由上、下两排纵向钢筋组成,每排钢筋为5根φ12mm钢筋,每隔50m用一根φ25mm以上的横向钢筋将5根纵向钢筋焊接成一整体,同时用两根φ20mm钢筋把上、下2根横向连接钢筋焊成一体,如图2所示。上排的5根钢筋除了起杂散电流收集作用外,还起固定混凝土软枕的作用。
散电流收集网杂散电流收集网与隧道的结构钢筋间应绝缘,不能相连。
杂散电流收集网在每个牵引变电所的两个端头设引出端子,用以测量和收集杂散电流。
(5)排流柜的应用。牵引变电所安装的排流柜在排流系统中起着重要的作用。排流柜能有效地防止杂散电流对高架现浇混凝土简支箱梁内钢筋、隧道内结构钢筋、整体道床结构钢筋以及沿线金属设备的电腐蚀破坏,同时可防止杂散电流向轨道交通外部泄漏,是保护轨道交通地下公共环境的有效方法。
5. 防止杂散电流的方法
由杂散电流的防护原则可以知道,上述措施能使杂散电流大大减小,它只是针对杂散电流的“排”而言的.所以关键还是要“防”。
而针对不同的直流系统工作环境,有不同的防止方法。
(1)铁路线路。目前通用的方法是:①走行轨焊接成100m以上的长轨,相邻两轨间,接缝应采用可靠的铜引线连接。钢轨和扣件之间,扣件和钢轨之间采用绝缘橡胶垫。走行轨采用点支撑,混凝土垫块应高于整体道床,轨道下平面和道床之间有30mm间隙;②轨道固定螺纹道钉应采用玻璃钢套管,其单只的绝缘电阻应大于4MΩ;③隧道内走行轨对地的过渡电阻应大于15Ω/km。在走行轨下的混凝土整体道床中敷设纵向钢筋,总截面应不小于1600mm2。且纵向钢筋接头间应焊接,每隔5m做横向连接,在整体道床伸缩缝处排流钢筋断开,也需要引出端子。潮湿的环境会加速电化腐蚀,需要杜绝道床表面积水。
(2)电缆桥架。比如,上海地铁工程采用了金属电缆桥架,要求桥架每个支架对隧道本结构钢筋之间的绝缘电阻不小于10kΩ。为此支架固定时采用绝缘膨胀螺栓。
(3)动力、照明配管。还是以上海地铁为例,其动力、照明配管全部采用阻燃PVC管,从而避免杂散电流对保护管的电腐蚀。
(4)车站给排水管道。①进人车站的所有给排水管道在进入车站前应加入一段2m长绝缘管进行绝缘隔离,绝缘管设在车站外侧,离主体结构150mm;②出地铁区间的给排水管道应设一段长度2m的UPVC塑料绝缘管后,才能引出地面,绝缘骨应设在干燥和易于查看检修的地点;③从水人按出的水行存水系处加装一段近绝缘管,使水管系统与水泵-电动机组在电气上绝缘;④区间隧道的给排水在电气上要连通,并且在有变电所的车站将水管两端接至接地极;⑤穿越道床的给排水管用UPVC塑料绝缘管。
(5)车站环控系统。①安装在金属风门上的电气装置应采用绝缘法安装;②安装在同一台金属机座上的电动机-风机组,在安装时应利用橡胶避雷装置进行绝缘。由风机引出的金属送排风管道要加一段短绝缘风管,使风管系统与电动机-风机组在电气上绝缘。
(6)地铁明挖车站、矩形隧道以及圆形隧道主体结构。①地铁明挖车站和矩形隧道主体结构钢筋应作电气连接;②地铁圆形隧道各环管片内钢筋在环向和纵向要求构成一个电气连接回路。
(7)单向导通装置。在轨道交通停车场和列车检修库中,由于运行环境复杂以及人为因素,引起杂散电流泄漏的原因较多。另外,轨道由于电气系统运行的原因,在此位置设有绝缘节。因此,单向导通装置的采用,不但解决了绝缘节的电气连接问题,也解决了杂散电流防护的难题。
(8)其它。电缆铠装只准外端接地;保护接地PE线不得重复接地;地铁车站、变电所内的交流、直流高低压开关柜、变压器、动力照明配电箱等全部采用与主体结构钢筋绝缘的安装方法,并单独从接地排引绝缘接地线进行接地保护。
杂散电流所造成的危害较为严重,因此需要在理论分析的基础上结合现场调查研究和试验,采取有针对性的治理杂散电流的技术和方法。总之,对杂散电流的腐蚀及其可能造成的严重后果必须给予足够的重视,贯彻“以防为主,以排为辅,防排结合,加强监测”的原则,将杂散电流的腐蚀防护和系统的接地、人身和设备安全、结构的耐久性等统一考虑,以保障直流供电系统正常运行。
摘要：本文以对杂散电流的防护应采取“以防为主,以排为辅,防排结合,加强监测”的原则为出发点,首先,介绍了杂散电流(又称迷流)的概念、影响以及杂散电流的特点,接着对杂散电流的形成原因、形成条件做了简要介绍。最后,对杂散电流的防护技术、方法和监测等进行了论述。
关键词：杂散电流,轨道交通,电化学腐蚀
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供电电流 第7篇
随着城乡电网的改造和城市轨道地铁工程的普及, 使得对高压交联聚乙烯电缆的需求与日剧增, 为了确保电缆安全的运行, 各工程招标书都对电缆本体承受短路电流及电缆载流量的计算有明确规定, 不仅要达到招标书中规定的短路电流和指定环境下载流量的指标, 而且要列出详细的计算过程和引用公式, 本文拟采用IEC-986和IEC-949推荐的短路电流绝热法和非绝热法和IEC287标准来阐述电缆本体承受的短路电流的计算方法。电缆短路温度是指载流体 (如导体、金属套、金属屏蔽等) 在短路持续时间小于5秒情况下的实际温度, 它受载流体邻接材料的限制。推荐的允许短路温度是IEC949出版物根据各权威机构采用的限定值范围而定的, 大多数是从安全角度考虑的。一般情况下, 1.8/3 (3.6) ~18/30 (36) k V电缆的短路温度限定值主要取决于不损伤其绝缘性能。绝缘性能的损伤主要取决于电缆类型, 如聚合物绝缘电缆半导电屏蔽的粘合程度可能是决定限定值的关键。
2 导体及金属屏蔽允许短路电流的计算
.1金属屏蔽
在非绝热条件下金属屏蔽具有增加允许短路电流的潜力最大。选择了可直接考虑到损耗与温度变化且理论上最精确的一种简化方法。从安全考虑, 规定电流沿屏蔽带螺旋方向流动, 不考虑包带间阻抗, 并采用屏蔽带的几何截面作为计算截面。
2.2 金属套、金属屏蔽层和多根单线非绝热因数的计算
金属套、屏蔽和铠装的ε因数由下式计算:
σ2, σ3-邻接于金属套、屏蔽和铠装周围的介质比热 (J/Km3) 。σ1-屏蔽、金属套或铠装的体积比热 (J/Km3) 。ρ2, ρ3-邻接于金属套、屏蔽和铠状周围的介质热阻系数 (Km/W) 。δ-金属套、屏蔽和铠装层的厚度 (mm)
非金属层和其邻接层有一层完全粘着者可取用F=0.9之外, 一般推荐F=0.7。也可以选用另一种方法, 当值确定后, ε值可近似从中求得：
2.3 金属屏蔽截面积计算
纵向绕包如果纵向搭盖不大于带宽的10%, 在绝热公式中所使用的截面为包带横截面。
S=wδ式中:w-包带宽度 (mm) ;δ-包带厚度 (mm) ;螺旋绕包卷绕包带和包带间的接触不能认为是完善的, 特别在运行一段时间后更是如此。假设电流是沿螺旋方向流动, 则包带总面积 (n×宽×厚) 可用下式计算:S=nwδ。式中n-电缆结构如下:包带层数;w-包带宽度 (mm) ;δ-包带厚度 (mm) ;下面我们以我公司设计185mm2-27.5k V铜芯交联聚乙烯绝缘电缆金属屏蔽计算为例, 采用绝缘法和非绝热法两种方法计算:
2.4 绝热法计算金属屏蔽短路电流
各参数取值:K=226;As 1/2/mm t=1s;β=234.5;θf=250℃;
σc=3.45×10-6J/m3K;ρÁÂ=0.017241×10-6θi=70℃;
绝热法计算最大短路电流:
非绝热法计算最大短路电流:
结语:发达国家都有规范的基准短路电流数据。英、美、日、德、法等国都有本国统一的短路电流数据。国际上大多数发达国家以及国际贸易都以IEC标准作为制定电缆产品短路电流依据。我国电缆短路电流方面的研究始于20世纪60年代中期。通过大量地试验和计算提出了各种类型国产电线电缆允许短路电流表。在实际工程中发挥了重要作用。随着国家电工产品向IEC靠拢, 电线电缆产品国家标准已基本等同IEC相应的标准。电缆短路电流计算的行业标准亦等同IEC的相应计算标准。按照国家行业标准 (亦是IEC标准) 制定国家标准产品电线电缆基准短路电流是当务之急。因为我国随着改革开放步伐的加快, 工农业、交通、电力、建筑、国防和贸易等各个领域都需要电线电缆。要使电线电缆线路安全, 短路电流是至关重要的运行参数, 其确定和选择不当将会给电线电缆运行中带来严重的恶果。到目前为止, 因为我们国家电线电缆标准产品还没有较完整地按照国家行业标准和IEC标准。为了促使我国电缆短路电流早日走上规范化, 相关部门应该对这个公益课题加强资金投入。
摘要：本文重点阐述城市轨道交通线供电系统用27.5kV铜芯交联聚乙烯绝缘电缆, 导体及屏蔽本体承受短路电流及电缆载流量两大重要电气参数的计算方法。
关键词：金属屏蔽,短路电流,电容,载流量
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