r>[0038] -种限制变电站二次系统电缆屏蔽层寄生电流的方法，如图6所示，采用一个磁 环，将变电站二次系统电缆的部分长度缠绕在磁环上，构成一个限流电感，以限制电缆屏蔽 层寄生电流；将带有限流电感的电缆连接在变电站的二次设备之间，如图7所示。
[0039] 此方法的原理是：对于电缆屏蔽层寄生电流，包括工频感应电流、暂态故障电流、 或暂态雷电流，它们以大地为回路，在电缆中单方向流过，电缆中的净电流不为零，在磁环 中产生磁通，形成电感，此电感限制电缆屏蔽层的寄生电流；对于电缆所导通的通信信号电 流、控制信号电流或供电电源电流，它们以电缆屏蔽层和芯线构成回路，在电缆中双向来回 流过，电缆中的净电流为零，在磁环中不产生磁通，不形成电感（无感缠绕），因此不受到任 何电感的限制。
[0040] 在具体实施中，首先确定需要的限流电感值，然后设计限流电感。
[0041] 确定限流电感值的方法如下：
[0042] 电缆屏蔽层可能出现稳态工频感应电流、暂态故障电流、暂态雷电流3种形式的 寄生电流，限流电感应能够将这3种形式的寄生电流都限制在设定的范围内。在限流电感 值的确定中，首先针对3种形式的寄生电流，分别确定3个限流电感值：限制稳态工频感应 电流的电感值L1，限制暂态故障电流的电感值L2,限制暂态雷电流的电感值L3;然后取这 3个电感值中的最大值作为限流电感L=max(Ll，L2,L3)，则可以有效限制3种形式的寄生 电流。选取3个限流电感值的方法如下：
[0043] (1)工频感应电流限制电感L1
[0044] 首先，根据变电站最不利的工频感应电流情况，即最不利的一次设备工频电流路 径和二次系统电缆路径，确定二次系统电缆屏蔽层和大地回路中可能出现的最大工频感应 电动势E(有效值）。
[0045] 然后，确定限流目标，即电缆屏蔽层所允许的最大长期工频感应寄生电流I(有效 值）。最后，根据上述条件，确定所需要的限流电感值《为工频角频率。 m
[0046] (2)故障电流限制电感L2
[0047] 首先，根据变电站最严重的暂态故障电流波形iF和典型的变电站接地特性，确定 最严重的暂态地电位升波形％。然后，确定限流目标，即电缆屏蔽层所允许的最大暂态故障 电流（幅值和持续时间）。最后，根据上述条件，确定所需要的限流电感L2。
[0048] (3)雷电流限制电感L3
[0049] 首先，根据变电站最严重的暂态雷电流波形is和典型的变电站接地特性，计算最 严重雷电暂态地电位升波形us。然后，确定限流目标，即电缆屏蔽层所允许的最大暂态雷电 流（幅值和持续时间）。最后，根据上述条件，确定所需要的限流电感L3。
[0050] 限流电感的设计方法如下：
[0051] 图6所示的二次系统电缆屏蔽层寄生电流限制电感，其磁环为圆形，也可以采用 矩形或其他形状；磁环的截面为矩形，也可以采用圆形或其他形状。
[0052] 对于图6所示的二次系统电缆屏蔽层寄生电流限制电感，电感值可以按照如下公 式计算：
[0053]
⑴
[0054] 其中，y为磁环材料的磁导率，N为电缆绕环匝数，A为磁环截面积，C为磁环有效 磁路长度。
[0055] 在限流电感的设计中，首先选择磁环材料和磁环尺寸，磁环材料应具有较高的磁 导率和不易饱和。
[0056] 应避免限流电感的磁环工作在深度饱和状态。增大磁环的有效磁路长度C可减小 磁环饱和。当限流目标（限流后的最大电缆屏蔽层电流幅值）为IM，磁环材料饱和点对应 的磁场强度为氏时，为避免磁环饱和，磁环有效磁路长度需满足
[0057] NIm^HsC(2)
[0058] 在已知限流电感L、限流目标IM和磁环材料（y和Hs)的情况下，式⑴和⑵给 出了磁环有效磁路长度C、磁环截面积A和电缆缠绕匝数N之间约束关系，据此可进行限流 电感的设计。
[0059] 最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非对其保护范围 的限制，尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当 理解：本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的【具体实施方式】进行种种变更、修改或 者等同替换，这些变更、修改或者等同替换，其均在其申请待批的权利要求范围之内。
【主权项】
1. 一种限制变电站二次系统电缆屏蔽层寄生电流的方法，其特征在于，所述方法包 括： 将变电站二次系统电缆的部分长度缠绕在磁环上，形成一个限流电感，将具有此限流 电感的二次系统电缆连接于变电站的二次设备之间，具有限制电缆屏蔽层的寄生电流的功 能。2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述变电站二次系统电缆屏蔽层寄生电流 的形式包括：稳态工频感应电流、暂态故障电流和暂态雷电流；当出现寄生电流时，限流电 感控制该电流不超过限流目标。3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述变电站二次系统电缆屏蔽层 寄生电流的不同形式分别设定限流目标，即限流后的最大电缆屏蔽层电流幅值；根据不 同的限流目标，分别获取所需要的限制稳态工频感应电流的电感值L1，限制暂态故障电 流的电感值L2和和限制暂态雷电流的电感值L3;并选取其中最大的限流电感值L = max (LI, L2, L3)，作为限制寄生电流所需要的最小限流电感值。4. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述电感值L按下式计算：(1) 式（1)中，μ为磁环材料的磁导率，N为电缆绕环匝数，A为磁环截面积，C为磁环有效 磁路长度。5. 如权利要求4所述的方法，其特征在于，增大磁环的有效磁路长度C，可以减小磁环 饱和；设限流目标为ΙΜ，磁环材料饱和点对应的磁场强度为H s，磁环上缠绕电缆的匝数为Ν， 则磁环有效磁路长度的约束条件为：(2)。6. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述磁环的材料包括硅钢、非晶、微晶、铁氧 体和坡莫合金；所述磁环的形状包括圆形和矩形；所述磁环的截面形状包括圆形和矩形； 所述磁环为带气隙或者不带气隙的。
【专利摘要】一种限制变电站二次系统电缆屏蔽层寄生电流的方法，包括：将变电站二次系统电缆的部分长度缠绕在磁环上，形成一个限流电感，将具有此限流电感的二次系统电缆连接于变电站的二次设备之间，具有限制电缆屏蔽层的寄生电流的功能。在电缆屏蔽层两端接地的情况下，有效限制电缆屏蔽层中的寄生电流，且不影响电缆正常的通信、控制和电源供电的性能。
【IPC分类】H01F17/06, H02H9/02
【公开号】CN105071364
【申请号】CN201510511776
【发明人】赵鹏程, 蔡元纪, 刘卫东, 雷林绪, 赵波
【申请人】国网智能电网研究院, 国网河南省电力公司, 国家电网公司, 清华大学
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年8月19日