高压海底电缆金属护套和铠装层损耗的研究

本文从电磁场麦克斯韦基本方程组出发，对涡流场微分方程及其损耗进行推导，给出涡流场的定解条件和边值问题，同时对二维涡流场条件泛函及有限元分析法进行研究。 计算有源均匀传输线等效护套时的传输线工作参数，推导出护套在不同接地状态时的损耗。然后用解析法分别计算金属护套在不同接地状态时金属护套和铠装层的损耗，进行对比可得，无论护套如何接地，钢铠中间段部分的电流近似相等、护套损耗近似相等、铠装损耗近似相等、总损耗也近似相等。 用有限元法计算海缆损耗，要先对其边界和边界条件进行确定，这里采用解析法对边界进行计算。由于铠装钢丝的导磁性，单根海缆磁力线的分布主要集中在铠装层，而非导磁材料中分布较少。对铠装层隔磁优化，将隔磁后所得损耗结果与解析法所得结果进行比较可得，隔磁措施的应用能够有效降低铠装和护套中的总损耗，而且隔磁越多，钢丝铠装和护套中的总损耗就降低越多。由于解析法未把涡流损耗考虑进去，所以应在既考虑涡流又考虑非线性时，用有限元法再次对损耗进行计算，并将所得损耗与上述两种方法所得损耗进行比较。由计算结果可知，考虑钢丝铠装层非线性以后得出的钢丝铠装损耗明显降低，总的损耗也随之降低，所得的计算结果比不考虑铠装非线性时要准确。总之，损耗的大小与很多因素有关，在实际的工程应用中，应该根据实际情况进行分析计算。