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[摘 要]近年来，随着人们用电量的不断增加，社会对电力企业的供电质量提出了新要求。为了保证电力企业的服务质量，需运用高性能、低损耗的输电线路，以此来降低电力传输损耗，提升电力企业的运行效益。软磁薄膜在回路电力电缆中的应用，具有较好的磁屏蔽效果，能够提高电力输送的温度性。基于此，文章主要对软磁薄膜材料对回路电力电缆低频磁屏蔽效果进行了分析与研究。
[关键词]软磁薄膜材料；电力电缆；低频磁；屏蔽效果
中图分类号：TU265 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）37-0317-01
引言
现如今，随着我国高新技术的不断发展，社会对电子产品的应用不断增加，电磁干扰的出现也愈加频繁。布线是电磁兼容技术中的一个重要组成部分。电力电缆对信号电缆的串扰问题不容忽视，电力电缆与信号电缆长距离布线时，串扰源为电力电缆的电磁场干扰，因此需要对电力电缆进行主动电磁屏蔽。使用低频磁屏蔽材料是一种常见的屏蔽方法，需要相关技术人员对其低频磁屏蔽效果进行验证。
1 低频磁屏蔽效果实验研究
实验电路见图1，电缆1和电缆2为电力电缆，与直流电源和负载构成电流回路，磁场测量使用的高斯计型号为LakeShare-421，测量频率为0-400Hz。实验过程中保持线路的工作电流大小为70A。
2 低频磁屏蔽效果测量
2.1 软磁薄膜材料屏蔽单路电力电缆
对单根电缆进行测量，测量值为软磁薄膜材料作为电缆磁屏蔽层前后的周围磁场强度大小。注意，测量过程中另一电缆应远离被测量电缆，尽量减小对测量值的干扰。高斯计探头紧贴电缆作为测量的起始位置，探头测量方向与磁场方向垂直，从而保证测量值为磁场最大值，测量过程中探头沿图2（）的轴方向移动，每间隔1cm进行测量，并记录测量数据。实验中所使用的软磁薄膜材料为非晶合金薄膜带，厚度为，相对磁导率为。图2（）的虚线表示软磁薄膜材料。
2.2 软磁薄膜材料屏蔽回路电力电缆
对电缆1和电缆2组成的回路整体进行测量。上述测量方法、步骤与测量单路电力电缆时基本相同，不同之处是对电缆1和电缆2构成的回路整体进行测量时需要沿2个方向进行，即图2（）的轴和轴方向。图2（）的虚线表示軟磁薄膜材料。
3 实验结果分析
3.1 单路电力电缆
由安培回路定律可知，未使用软磁薄膜材料时单路电力电缆的空间任意点磁场强度为：
其中，为单路电力电缆中的电流，为点距电缆轴心的距离，为电缆的半径。
图3为磁导率为和的两种磁介质分界面，法线单位矢量由1区指向2区，分界面两侧的磁通密度和磁场强度分别为、和、。由磁介质分界面的边界条件可知：
而，，则上式简化为：
由此可以确定，假设1区为空气介质，2区为高磁导率的磁性介质，由于<<，此时只要1区的磁场矢量不与界面垂直（即），则磁性介质中的磁场矢量就几乎与分界面相平行（即），即电缆所产生磁场在进入软磁薄膜材料后的方向是沿着软磁薄膜材料的绕包方向。
3.2 回路电力电缆
首先通过理论计算回路电缆结构下沿轴和轴方向的磁场强度大小，回路电缆的位形坐标如图4所示：
通过图4可以得出磁场强度的关系式：
式中，、为坐标点距轴和轴的距离；和为坐标点距电缆的距离，为电缆间距。
由上式可知，回路电缆的轴、轴上的磁场强度的分量都为零，仅存在分量。同时回路电缆在中心处产生的磁场场强在轴方向上是反相的，而在轴上是同相的。则在轴上的磁场场强为回路电缆在该坐标点产生的磁场强度分量的差值，在轴上的磁场场强为回路电缆在该坐标点产生的磁场强度分量的和值，大小为分量的两倍，因此轴上的磁场强度较轴的要大。
而电缆1和电缆2的电流相反，由上述磁介质分界面的边界条件及右手螺旋定律可知，电缆1和电缆2产生的磁场在软磁薄膜材料中的方向为软磁薄膜材料绕包方向且刚好反向。
软磁薄膜材料中的磁场沿软磁薄膜材料向外部传播，方向保持不变，因此软磁薄膜材料外部磁场强度与软磁薄膜材料中的磁场强度分析方法一致，从而软磁薄膜材料外部的磁场强度也会发生相互抵消。然而实验中测得在软磁薄膜材料外部仍存在一定大小的磁场强度，这主要是因为上述分析是在软磁薄膜材料中的磁场方向完全与磁场材料绕包方向平行（）的前提下进行的，此时软磁薄膜材料的磁导率为无穷大。实际中软磁薄膜材料的磁导率为有限值，磁场方向与绕包方向不能完全平行（），软磁薄膜材料中以及外部磁场强度不能实现完全相互抵消。夹角的大小与软磁薄膜材料的磁导率有关，磁导率越大，夹角越小，磁场相互抵消越完全。因此软磁薄膜材料的磁导率越大，回路电缆外的磁场强度越小。
结束语
综上所述，在软磁薄膜材料的低频磁屏蔽效果研究过程中，可以发现软磁薄膜材料屏蔽内部电缆的电流和不为零时，软磁薄膜材料不能起到磁屏蔽效果；只有屏蔽内部电缆的电流和为零时，软磁薄膜材料具有磁屏蔽功能。软磁薄膜材料的磁导率越大，对软磁薄膜材料内部电缆电流和为零条件下的磁场屏蔽效果越好。因此，在电力电缆施工中，企业应注重软磁薄膜材料的应用，提供其抗干扰性能。
参考文献
[1] 唐章宏，胡涛春，周东伟，王群.电缆磁耦合分析及磁屏蔽材料应用[J].安全与电磁兼容，2016，（04）：53-57.
[2] 胡涛春.磁屏蔽电缆感应耦合干扰抑制机理分析[D].北京工业大学，2016.
[3] 刘东辉.含裂缝超导磁屏蔽体的磁屏蔽研究[D].湖南大学，2016.
[关键词]软磁薄膜材料；电力电缆；低频磁；屏蔽效果
中图分类号：TU265 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）37-0317-01
引言
现如今，随着我国高新技术的不断发展，社会对电子产品的应用不断增加，电磁干扰的出现也愈加频繁。布线是电磁兼容技术中的一个重要组成部分。电力电缆对信号电缆的串扰问题不容忽视，电力电缆与信号电缆长距离布线时，串扰源为电力电缆的电磁场干扰，因此需要对电力电缆进行主动电磁屏蔽。使用低频磁屏蔽材料是一种常见的屏蔽方法，需要相关技术人员对其低频磁屏蔽效果进行验证。
1 低频磁屏蔽效果实验研究
实验电路见图1，电缆1和电缆2为电力电缆，与直流电源和负载构成电流回路，磁场测量使用的高斯计型号为LakeShare-421，测量频率为0-400Hz。实验过程中保持线路的工作电流大小为70A。
2 低频磁屏蔽效果测量
2.1 软磁薄膜材料屏蔽单路电力电缆
对单根电缆进行测量，测量值为软磁薄膜材料作为电缆磁屏蔽层前后的周围磁场强度大小。注意，测量过程中另一电缆应远离被测量电缆，尽量减小对测量值的干扰。高斯计探头紧贴电缆作为测量的起始位置，探头测量方向与磁场方向垂直，从而保证测量值为磁场最大值，测量过程中探头沿图2（）的轴方向移动，每间隔1cm进行测量，并记录测量数据。实验中所使用的软磁薄膜材料为非晶合金薄膜带，厚度为，相对磁导率为。图2（）的虚线表示软磁薄膜材料。
2.2 软磁薄膜材料屏蔽回路电力电缆
对电缆1和电缆2组成的回路整体进行测量。上述测量方法、步骤与测量单路电力电缆时基本相同，不同之处是对电缆1和电缆2构成的回路整体进行测量时需要沿2个方向进行，即图2（）的轴和轴方向。图2（）的虚线表示軟磁薄膜材料。
3 实验结果分析
3.1 单路电力电缆
由安培回路定律可知，未使用软磁薄膜材料时单路电力电缆的空间任意点磁场强度为：
其中，为单路电力电缆中的电流，为点距电缆轴心的距离，为电缆的半径。
图3为磁导率为和的两种磁介质分界面，法线单位矢量由1区指向2区，分界面两侧的磁通密度和磁场强度分别为、和、。由磁介质分界面的边界条件可知：
而，，则上式简化为：
由此可以确定，假设1区为空气介质，2区为高磁导率的磁性介质，由于<<，此时只要1区的磁场矢量不与界面垂直（即），则磁性介质中的磁场矢量就几乎与分界面相平行（即），即电缆所产生磁场在进入软磁薄膜材料后的方向是沿着软磁薄膜材料的绕包方向。
3.2 回路电力电缆
首先通过理论计算回路电缆结构下沿轴和轴方向的磁场强度大小，回路电缆的位形坐标如图4所示：
通过图4可以得出磁场强度的关系式：
式中，、为坐标点距轴和轴的距离；和为坐标点距电缆的距离，为电缆间距。
由上式可知，回路电缆的轴、轴上的磁场强度的分量都为零，仅存在分量。同时回路电缆在中心处产生的磁场场强在轴方向上是反相的，而在轴上是同相的。则在轴上的磁场场强为回路电缆在该坐标点产生的磁场强度分量的差值，在轴上的磁场场强为回路电缆在该坐标点产生的磁场强度分量的和值，大小为分量的两倍，因此轴上的磁场强度较轴的要大。
而电缆1和电缆2的电流相反，由上述磁介质分界面的边界条件及右手螺旋定律可知，电缆1和电缆2产生的磁场在软磁薄膜材料中的方向为软磁薄膜材料绕包方向且刚好反向。
软磁薄膜材料中的磁场沿软磁薄膜材料向外部传播，方向保持不变，因此软磁薄膜材料外部磁场强度与软磁薄膜材料中的磁场强度分析方法一致，从而软磁薄膜材料外部的磁场强度也会发生相互抵消。然而实验中测得在软磁薄膜材料外部仍存在一定大小的磁场强度，这主要是因为上述分析是在软磁薄膜材料中的磁场方向完全与磁场材料绕包方向平行（）的前提下进行的，此时软磁薄膜材料的磁导率为无穷大。实际中软磁薄膜材料的磁导率为有限值，磁场方向与绕包方向不能完全平行（），软磁薄膜材料中以及外部磁场强度不能实现完全相互抵消。夹角的大小与软磁薄膜材料的磁导率有关，磁导率越大，夹角越小，磁场相互抵消越完全。因此软磁薄膜材料的磁导率越大，回路电缆外的磁场强度越小。
结束语
综上所述，在软磁薄膜材料的低频磁屏蔽效果研究过程中，可以发现软磁薄膜材料屏蔽内部电缆的电流和不为零时，软磁薄膜材料不能起到磁屏蔽效果；只有屏蔽内部电缆的电流和为零时，软磁薄膜材料具有磁屏蔽功能。软磁薄膜材料的磁导率越大，对软磁薄膜材料内部电缆电流和为零条件下的磁场屏蔽效果越好。因此，在电力电缆施工中，企业应注重软磁薄膜材料的应用，提供其抗干扰性能。
参考文献
[1] 唐章宏，胡涛春，周东伟，王群.电缆磁耦合分析及磁屏蔽材料应用[J].安全与电磁兼容，2016，（04）：53-57.
[2] 胡涛春.磁屏蔽电缆感应耦合干扰抑制机理分析[D].北京工业大学，2016.
[3] 刘东辉.含裂缝超导磁屏蔽体的磁屏蔽研究[D].湖南大学，2016.