23. 2 铠装系统中的电流
本节将重点讨论交流电流腐蚀效应， 它由 “ 铠装系统” 中流过的回流产生；铠装系统由数个回路并联组成， 包括金属铠装丝、 任何附加回流导体或增强包带、
金属护套、 金属屏蔽等。 如果回流全部在上述金属通路中流动， 就不会存在交流腐蚀。 然而， 事实上电流会流出金属， 进入海水或海床， 再流回金属内。 这样电流出入海缆表面的过程会造成金属的劣化。 不幸的是， 因电流流出而损耗的金属不会随着电流流入都复镀回来； 电流越大， 金属损耗越显著。 这种现象称为交流腐蚀
（ 见第 22 章）。
水平间隔敷设的 A、 B、 C 三相单芯海缆如图 23- 1 所示； 现在需要考虑其中的
（ 回流） 电流大小。
图 23- 1 单芯海缆间隔布置
对于这种三根海缆的布置形式， 若三相负载平衡， 则三相 （ 回流） 电流的矢量和为零。 也就是说， 每相对应的电流有效值相等， 之间的夹角为 120°。 因此，
IA + IB + IC = 0 （23- 1）
这里作一个合理的假设， 即铠装系统在多个位置接地。 即使两个接地点相距仅数英尺， 电流 （ 下面介绍）也将会在这些 （ 接地） 点间流动。 最理想的情形是铠装系统沿整个线路可靠接地， 因此这些电流将限制在铠装系统回路中流动。
铠装系统简图参见图 23- 2。 系统中只包含两个可能的部件， 使其略作
简化。
对于多点接地海缆， 每相屏蔽的损耗可按下式计算：
对 A 相和 C 相海缆：
图 23- 2 间隔布置单芯海缆中的并行电流
WLS（ A，C） = I2
RS （ P2 + 3Q2 ） ± 2 3（ P - Q） + 4
（23- 2）
对 B 相海缆：
AC
4（ P2 + 1）（ Q2 + 1）
B
1
式中， WLS 单位为 mW / ft。
总损耗为
WLS（B） = I2 RS Q2 + 1 （23- 3）
而且，
WLS（T） = 3I2 RS 2（ P P2 + Q2 +Q22 + 1） （23- 4）
2 + 1） / （
P = RS / Y Q = RS / Z
Y = XM + A Z = XM - A / 3
XM = 2πf（0. 1404log10 S / rM ） μΩ / ft （23- 5）
A = 2πf（0. 1404log102） = 15. 93 μΩ / ft （23- 6）
B = 2πf（0. 1404log105） = 36. 99 μΩ / ft （23- 7）
RS = ρ / 8rM = 铠 装 的 电 阻 μΩ / ft （23- 8）
t 为回流导体/ 护套或金属带的厚度 （ in）； f 为频率 （ Hz）； D 为海缆中心的距离 （ 间距） （ in）； rM 为屏蔽层的平均半径 （ in）； I 为导体电流 （ A）； ρ 为运行温度下屏蔽层的视在电阻率 （ Ω·cmil / ft）。
视在电阻率的有效值 （ Ω·cmil / ft） 为
绕 包 铜 带 | 30 |
绕包青铜带 90- 100 | 47 |
绕包蒙乃尔铜镍合金带 | 2500 |
绕包铜镍合金带 80- 20 | 350 |
铅套 | 150 |
铝套 | 20 |
铝带连锁铠装 | 28 |
镀锌钢丝铠装 | 102 |
5052 铝合金 | 30 |
镀锌钢带连锁铠装 | 70 |
不锈钢 SS304 | 43 |
对载流量和金属屏蔽损耗问题的讨论可作为这一议题的附加内容， 参见第 14章。 事实上， 在多点接地系统中， （ 海缆） 导体与屏蔽的排布类似 1 ∶ 1 的变压器，因此海缆系统中相导体电流越大， 铠装系统感应的电流也越大， 而且腐蚀加剧的可能性也更大。 这是一个无法摆脱的困境， 即增加铠装强度和防护的期望与减少护套电流及输电损耗的需求存在一定的矛盾。
理解这一情形的另一途径是， 铠装系统的有效金属截面积越大， 回流就越接近导体的相电流。
对于三芯海缆， 只要 （ 三相） 负载基本平衡， 铠装系统中的电流可以忽略。不平衡负载的确会在铠装系统中感应出电流， 产生与单芯海缆相同的铠装腐蚀问
题。 如果三根单芯电缆严格按品字形紧贴敷设， 上述分析也同样适用。 但这与海缆间隔敷设的理念有抵触， 需要避免一次船舶或锚害损坏所有的电缆。
总而言之， 与间隔敷设的单芯海缆相比， 三芯海缆或三根紧贴敷设的单芯海缆的腐蚀问题相对较轻。 此时， 不平衡负载的影响会更显著。