[发明专利]带磁性屏蔽/介电层的脉冲过电压抑制高压馈电电缆

说明书

技术领域

本发明涉及电缆设备技术领域，尤其涉及一种带磁性屏蔽/介电层的脉冲过电压抑制高压馈电电缆。

背景技术

变频调速技术由于其卓越的调速性能、高安全可靠性、高设备利用率以及良好的节电效果，被广泛应用于轨道交通等领域的电力传动。电力传动应用到轨道交通的一个显著特点是容量大(大于10MW)，电压高(高于20kV)，通常需要采用大容量高压馈电电缆实现电力传输。但普通的大容量高压馈电电缆传输变频器电力电子元器件输出的脉冲电压会产生重复脉冲过电压问题，因为由变频器输出的脉冲电压上升沿极短(0.1～10μs)，脉冲频率较高(0.5～20kHz)，脉冲电压在馈电电缆以及电机绕组内传播时会发生波的反射和叠加作用，在馈电电缆中产生的过电压可以达到正常工作电压的2～3倍。

此外，轨道交通运行过程中，机车驱动设备进行频繁负荷切换，导致变频调速系统存在由于电流逆变器产生的5、7、11…等高次谐波，这些重复的脉冲过电压和高次谐波会对普通馈电电缆造成很大危害，长时间工作会导致绝缘层被逐步击穿。

目前的普通馈电电缆采用绝缘层、铜带缠绕的屏蔽层和铠装层的多层结构，不能对重复脉冲过电压进行有效抑制，导致系统存在严重的电磁干扰，对系统的大功率器件、电机以及电缆均造成累积损害，从而降低其使用寿命。

鉴于上述背景技术的缺陷，本发明提供了一种带磁性屏蔽/介电层的脉冲过电压抑制高压馈电电缆。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是解决现有技术中的普通馈电电缆不能对重复脉冲过电压进行有效抑制，导致系统存在严重的电磁干扰的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种带磁性屏蔽/介电层的脉冲过电压抑制高压馈电电缆，包括由内至外依次套装的缆芯、内绝缘层、磁性屏蔽/介电层、外绝缘层、金属防护套和橡胶护套，所述磁性屏蔽/介电层由磁粉体和介电粉体以预设比例混入柔韧性绝缘介质复合而成，以产生滤波电路；其中，所述磁粉体具有预设的相对磁导率，介电粉体具有预设的相对介电常数，所述相对磁导率为30～30000，所述相对介电常数为10～4000。

进一步的，复合后的所述磁性屏蔽/介电层由磁性介质和电介质以粉末形式均匀混合后压制而成，该复合后的所述磁性屏蔽/介电层的等效磁导率为μ_eff，等效介电常数为ε_eff、等效电导率为σ_eff，则有：

其中，

μ₁—磁性介质的磁导率；

μ₂—电介质层的磁导率；

ε₁—磁性介质的介电常数；

ε₂—电介质层的介电常数；

σ₁—磁性介质的电导率；

σ₂—电介质层的电导率；

ν₁，ν₂—磁性介质和电介质层的体积参数，且满足ν₁+ν₂＝1。

进一步的，复合后的所述磁性屏蔽/介电层的单位长度分布电感为L，单位长度分布电容为C、单位长度分布导纳为G，则有：

其中，

a—所述磁性屏蔽/介电层的内径；

b—所述磁性屏蔽/介电层的外径。

进一步的，所述单位长度分布电感L为0.1μH～100μH，所述单位长度分布电容C为10nF～10μF，所述单位长度分布导纳G为50MΩ以上。

进一步的，所述磁粉体、介电粉体和柔韧性绝缘介质的重量份数为：所述磁粉体与所述介电粉体之和为10份～90份，所述柔韧性绝缘介质为90份～10份。

更进一步的，上述的磁粉体与上述的介电粉体之和的重量百分比为10％～90％，上述的柔韧性绝缘介质的重量百分比为90％～10％。

进一步的，所述柔韧性绝缘介质为橡胶。

进一步的，所述磁粉体为软磁铁氧体粉。

更进一步的，所述软磁铁氧体粉的成分中进一步包括Mn-Zn、Cu-Zn或Ni-Zn中的一种或几种的组合。

进一步的，所述介电粉体为无机物电介质粉体。