[发明专利]一种具有磁屏蔽功能的电力电缆

说明书

技术领域

本发明属于电力电缆领域，尤其是一种具有磁屏蔽功能的电力电缆。

背景技术

随着经济的快速发展，电缆的需求也越来越多，不同的工作环境下电缆也不相同。在电气或电子系统中，电缆主要用于联接不同的系统，并实现不同系统之间能量与信息的有效传输。而随着工作电缆的变多，电磁环境越来越变得复杂，电缆之间的相互干扰也变得十分复杂。

现在电气化设备中，工作电缆主要分为电力电缆和通信电缆。而且由于设备的体积所限，电缆通常为电缆束的形式存在。电力电缆在电路中的作用主要是用于传输电能，由麦克斯韦理论我们知道电力电缆中流通的电流会在周围空间中产生磁场，并且电流越大，磁场也越大。而电力电缆产生的磁场也会在与电力电缆平行布线的通信电缆上产生一个感应电动势，感应电动势随磁场的大小成正比。而通信电缆中大部分传输的信号为电信号，实质为弱电电压。电力电缆对通信电缆产生的磁耦合感应电压将会对通信电缆中传输的弱电信号造成干扰，影响通信电缆的正常工作。这是明显的强电系统对弱电系统的电磁干扰。

而现有的电力电缆中大部分未进行自身磁屏蔽的设计，仅有的一些磁屏蔽电力电缆使用的屏蔽层为金属丝网，成本较高，且对实际传输电能过程中产生的低频磁场无磁屏蔽效果，电力电缆的使用受到限制。

发明内容

为了解决背景技术中存在的磁屏蔽问题，本发明提出了一种具有磁屏蔽功能的电力电缆，主要用于强、弱电系统紧密平行布线，且弱电系统对强电干扰屏蔽要求较高的情况中。

平行布线时，强电电路中的电流I对弱电信号回路系统中的感生电动势由法拉第电磁感应定律为：其中为回路所包围的磁通量。因此减少强电回路对弱电回路的干扰可以是减少弱电回路中所包围的磁通量，而磁通量由强电回路产生，即需要减少电力电缆对外界所产生的磁通量。由公式可以知道，当电缆位置确定，即闭合环路面积固定，此时磁通量与磁场密度线性相关。

一种具有磁屏蔽功能的电力电缆，其特征在于：由内到外依次为导线、绝缘层、磁屏蔽层、保护层。保护层使磁屏蔽层和外界绝缘，防止外界影响和机械损伤。导体芯线为三相多线制结构，导体芯线全部被磁屏蔽层包覆，所述的磁屏蔽层为相对磁导率为200～200000的软磁合金材料，磁屏蔽层为纤维编织网或厚度为5μm～1mm的连续薄膜带，或纤维直径为5μm～0.3mm的纤维金属编织网。

进一步，所述的一种具有磁屏蔽功能的电力电缆，其特征在于：

a)单线线路通过高磁导率的磁屏蔽层时，由于磁屏蔽材料的低磁阻性，磁场聚集在磁屏蔽材料低磁阻通道内；单线线路在磁屏蔽层内的磁通量大小为：

其中为磁屏蔽层内的磁通量，为单线线路产生的磁通量，μ_r为磁屏蔽层材料的相对磁导率；单线线路产生的磁通量为：

其中为磁通密度，为磁通面积；

磁通密度大小：

I为线路中的电流大小，r为距任意一点单线线路的距离，为磁通密度的方向；

b)三相线路A、B、C工作时，在磁屏蔽层内的总磁通量为：

而

分别为三相线路A、B、C中的相电流值；

三相电电流相量和为零

则

即A、B、C三相线路中产生的磁通在通过软磁合金材料的磁通相互抵消之后为0。

磁屏蔽层外部磁场大小由安培环路定律可得，

∮₁H·d1＝I_总

l为磁屏蔽层外部回路，H为磁屏蔽层外部磁场，I_总为回路中电流和。

由磁场的边界条件可得：

R为电力电缆磁屏蔽外距电力电力电缆轴心的距离。回路中三相电相电流和为0，得出H＝0。磁屏蔽层外部磁场为0，实现磁屏蔽功能。

对于软磁合金材料外侧，A、B、C三相线路的磁通量在通过软磁合金材料的磁通量也会相互抵消，因此采用该种磁屏蔽结构的电力电缆可以有效的减少对外界环境干扰的磁通大小。

本发明提出的一种具有磁屏蔽功能的电力电缆，其磁屏蔽技术方案如下：电缆的导体为三相多线制结构，每根芯线外包覆一层绝缘层，芯线彼此之间相互绝缘；导体结构外为一层具有磁分流功能的金属屏蔽层，金属屏蔽层为具有高磁导率的软磁合金材料。导体结构和高磁导率金属屏蔽层组合使用才具有磁屏蔽功能。