Dây dẫn điện P, khi đặt song song với ba dây dẫn mang dòng điện ba pha cân bằng sẽ có gradient điện áp cảm ứng dọc theo chiều dài dây dẫn tính theo công thức:
(
√
)
Trong đó:
– Dòng điện của dây dẫn ở giữa (A); –vận tốc góc (rad/s);
– khoảng cách trục của dây dẫn song song với dây dẫn pha 1 (m);
– khoảng cách trục của dây dẫn song song với dây dẫn pha 2 (m);
– khoảng cách trục của dây dẫn song song với dây dẫn pha 3 (m). Có thể biểu diễn chiều quay các pha nhƣ sau:
√
Gradient điện áp cảm ứng trong vỏ cáp có thể đáng kể trong trƣờng hợp đặc biệt khi dây dẫn song song là vỏ bao quanh dây dẫn với khoảng cách bằng bán kính trung bình của vỏ. Nếu không có các dòng điện khác chạy trong các dây lân cận hệ thống cáp đang xét thì ba trị số gradient điện áp trên ba pha cho một nhóm cáp bất kỳ có dòng điện ba pha cân bằng đƣợc tính nhƣ sau tùy thuộc cấu hình bố trí cáp.
a) Cấu hình bố trí cáp bất kỳ. ( √ ) ( √ ) ( √ ) Trong đó: – đƣờng kính trung bình hình học của vỏ (m);
– khoảng cách hƣớng trục của pha 1 và 2 (m);
– khoảng cách hƣớng trục của pha 2 và 3 (m);
b) Cấu hình bố trí cáp tam giác đều
Khi cáp bố trí tam giác đều thì các phƣơng trình trên rút gọn thành:
( √ )
( √ )
c) Cấu hình bố trí cáp trên cùng một mặt phẳng đảo pha
Cáp bố trí trên một mặt phẳng đảo pha, khoảng cách giữa các tim là S. Gradient điện áp trên vỏ là:
( √ )
( √ )
a) Bốtrí tam giác đều b) Bố trí cáp trên cùng mặt phẳng Hình 2.7. Sơ đồ vectơ điện áp trên vỏ cáp
Gradient điện áp tính trong các phƣơng trình trên chỉ tính với từ trƣờng của dòng điện 3 pha. Nếu có cáp mang dòng điện ở lân cận thì điện áp cảm ứng sẽ bị thay đổi, đặc biệt là cáp đấu nối đảo vỏ và mang dòng điện cảm thì gradient điện áp sẽ giảm. Mức độ giảm phụ thuộc vào cấu hình bố trí cáp. Để hạn chế điện áp cảm ứng vỏ cáp có thể dùng cách hoán vị cáp nhằm mục đích cân bằng trở kháng của cáp 3 pha, muốn hoán vị thì cáp phải phải có từ 3 đoạn trở lên.
Hình 2.8. Gradient điện áp cảm ứng trên vỏ khi có dòng điện 1000A trong ruột
Trong trƣờng hợp tuyến cáp dài, chỉ tiếp địa vỏ cáp ở một đầu thì đầu còn lại có điện áp khá cao có thể dẫn đến hiện tƣơng phóng điện gây cháy nổ đầu cáp hoặc già hóa cách điện. Không có sự thống nhất quốc tế về giới hạn điện áp vỏ, đặc biệt ở hệ thống nhiều tuyến cáp. Tuy nhiên một số nƣớc cũng xác định trị số điện áp lớn nhất ở khoảng 50V đối với các chi tiết kim loại hở ở đầu cáp, từ 60V đến 100V cho vỏ chôn và vỏ tại đầu cáp có che bảo vệ tay ngƣời không chạm đƣợc vào vỏ và các chi tiết kim loại.
Trong trƣờng hợp tiếp địa vỏ cáp ở hai đầu tuyến cáp dài thì sẽ xuất hiện dòng điện chạy trong vỏ cáp sẽ sinh ra nhiệt lƣợng làm nóng vỏ cáp, nhƣ vậy làm tăng tổn hao đồng thời giảm khả năng tải của cáp. Giải pháp có thể đƣợc sử dụng để khắc phục nhƣợc điểm trên là phân đoạn tuyến cáp dài thành nhiều đoạn nhỏ và tiếp địa một đầu vỏ cáp cho từng đoạn nhỏ đó.