干式電抗器基礎(chǔ)發(fā)熱的預(yù)防措施分析

許懷波

摘 要：干式空心電抗器具有起始電壓分布均勻、無滲漏、噪音低、抗短路電流能力強的優(yōu)點，在電力系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。而近年來，在新建及擴建的變電站工程中均有出現(xiàn)過電抗器投運后由于基礎(chǔ)鋼筋和金屬圍欄形成回路，引起設(shè)備基礎(chǔ)和圍欄發(fā)熱的現(xiàn)象。這不僅造成能量損失，影響設(shè)備使用壽命，同時對人身的安全造成隱患。文章簡要描述了電抗器基礎(chǔ)發(fā)熱的現(xiàn)象，并分析產(chǎn)生發(fā)熱的原因，進而提出相應(yīng)的預(yù)防措施，以此避免類似施工質(zhì)量缺陷的再次出現(xiàn)，減少人力物力的損失。

關(guān)鍵詞：電抗器；基礎(chǔ)發(fā)熱；原因分析；預(yù)防措施

中圖分類號：TM47 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）17-0078-02

1 抗器基礎(chǔ)發(fā)熱現(xiàn)象

現(xiàn)有的變電站中，多數(shù)電抗器金屬圍欄基礎(chǔ)設(shè)計均采用預(yù)埋槽鋼作為其固定的基礎(chǔ)，如圖1所示，即將金屬圍欄焊接固定在預(yù)埋槽鋼上；槽鋼共設(shè)兩處斷口，分別單獨接地；金屬圍欄只設(shè)一個斷口，利用預(yù)埋槽鋼接地，如圖2所示。而且在多數(shù)變電站電抗器基礎(chǔ)施工過程中，基礎(chǔ)預(yù)埋鋼板支撐鋼筋、基礎(chǔ)鋼筋縱橫交叉點、電抗器開環(huán)接地引下線均未采取保護措施，如圖3所示。

陽江500 kV蝶嶺站第三臺主變擴建工程35 kV串聯(lián)電抗器圍欄基礎(chǔ)的設(shè)計就如上所述一致，且施工過程中基礎(chǔ)鋼筋均未采取保護措施，如圖4所示，工程投產(chǎn)當(dāng)天，35 kV串聯(lián)電抗器不銹鋼圍欄及電抗器基礎(chǔ)均出現(xiàn)局部發(fā)熱現(xiàn)象，經(jīng)紅外成像檢測儀探測，圍欄局部溫度達到102.5 ℃，電抗器基礎(chǔ)局部溫度達到88.5 ℃，參照電流致熱設(shè)備的過熱缺陷判斷依據(jù)，500 kV蝶嶺站35 kV串聯(lián)電抗器金屬圍欄及電抗器基礎(chǔ)發(fā)熱故障屬于重要缺陷，短期內(nèi)須盡快安排處理。

2 抗器基礎(chǔ)發(fā)熱的原因分析

經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，由于電抗器的物理性質(zhì)和特殊的結(jié)構(gòu)形式?jīng)Q定電抗器運行時，在其周圍產(chǎn)生了比較強烈的磁場，處于磁場范圍內(nèi)的閉合回路（由電抗器基礎(chǔ)鋼筋、預(yù)埋件、接地引線或是金屬圍欄等構(gòu)成的能使電流通過的電路）將產(chǎn)生一定數(shù)值的環(huán)流，處于變化磁場內(nèi)的導(dǎo)體也會產(chǎn)生渦流，從而引起電抗器設(shè)備基礎(chǔ)及金屬圍欄的發(fā)熱現(xiàn)象。所以，閉合回路是產(chǎn)生環(huán)流的必要原因。

如圖2所示，由于預(yù)埋槽鋼采用多條鋼筋支撐固定，當(dāng)混凝土澆筑時，支撐鋼筋受擠壓容易互相觸碰，形成多條閉合回路：

{1}電抗器基礎(chǔ)槽鋼有兩處接地，金屬圍欄通過槽鋼接地與地網(wǎng)形成了一個大的閉合回路。

{2}金屬圍欄內(nèi)部形成多條閉合回路。

{3}當(dāng)電抗器帶電后，在這多條閉合回路（如通過預(yù)埋槽鋼與各支撐鋼筋之間、預(yù)埋槽鋼與金屬圍欄、金屬圍欄內(nèi)部）中產(chǎn)生環(huán)流，從而導(dǎo)致電抗器基礎(chǔ)及預(yù)埋槽鋼發(fā)熱，在熱傳導(dǎo)的作用下進而表現(xiàn)為外部接地線、混凝土地面甚至是金屬圍欄等的發(fā)熱。

如圖3所示，基礎(chǔ)預(yù)埋鋼板支撐鋼筋在混凝土澆筑時受擠壓容易與基礎(chǔ)鋼筋接觸，形成多個閉合回路：

①電抗器基礎(chǔ)鋼筋縱橫交叉形成多個閉合回路。

②電抗器開環(huán)接地引下線在澆筑時受擠壓容易與基礎(chǔ)鋼筋接觸而構(gòu)成閉環(huán)回路。

③當(dāng)電抗器帶電運行時，在其周圍產(chǎn)生強烈的磁場，從而在上述閉合回路產(chǎn)生渦流，預(yù)埋鋼板及開環(huán)接地線在渦流及熱傳導(dǎo)的作用下出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象。

3 抗器基礎(chǔ)發(fā)熱的預(yù)防措施

電抗器基礎(chǔ)發(fā)熱現(xiàn)象是因為環(huán)流、渦流經(jīng)過熱傳導(dǎo)表現(xiàn)出來的。切斷可能形成的閉合回路，是消除電抗器設(shè)備基礎(chǔ)及金屬圍欄發(fā)熱的關(guān)鍵。針對發(fā)熱現(xiàn)象進行分析，主要有以下兩種基礎(chǔ)發(fā)熱預(yù)防措施。

3.1 改進欄基礎(chǔ)施工方法

將金屬圍欄基礎(chǔ)設(shè)計為混凝土支柱基礎(chǔ)，利用膨脹螺絲將金屬圍欄固定在混凝土支柱上，如圖5所示，這樣取消了預(yù)埋槽鋼及相應(yīng)的支撐鋼筋，杜絕因預(yù)埋槽鋼與各支撐鋼筋之間、預(yù)埋槽鋼與銹鋼圍欄產(chǎn)生閉合回路的可能性；金屬圍欄改為獨立單點接地，消除了圍欄與接地網(wǎng)形成閉合回路的可能性。雖然金屬圍欄內(nèi)部還有部分閉合回路的存在，但金屬電阻率較小，且圍欄離電抗器較遠，外部散熱空間較大，因此發(fā)熱現(xiàn)象并不明顯。

將上述改進方法對陽江500 kV蝶嶺站第三臺主變擴建工程出現(xiàn)的電抗器發(fā)熱故障問題進行整改處理，處理后用紅外成像檢測儀對電抗器金屬圍欄進行探測，發(fā)現(xiàn)圍欄溫度為30.5 ℃，在正常溫差范圍內(nèi)，即消除了不銹鋼圍欄的發(fā)熱缺陷。應(yīng)用成功后，將此改進方法在±160 kV塑城換流站、500 kV東坡變電站等工程中推廣應(yīng)用，在項目施工前提前向設(shè)計單位提出改進意見，確認設(shè)計方案有效可行再進行施工。通過采用此改進方法，現(xiàn)已投產(chǎn)的變電站工程中均未出現(xiàn)金屬圍欄發(fā)熱現(xiàn)象，實踐證明，該措施有效可行。

3.2 接地及基礎(chǔ)鋼筋施工方法的改進

將電抗器基礎(chǔ)預(yù)埋鋼板的支撐鋼筋利用膨脹螺栓進行固定，避免澆筑混凝土?xí)r擠壓支撐鋼筋而變形，從而影響預(yù)埋件的施工質(zhì)量。使用大小適合的絕緣材料（如PVC管、塑料套管或熱縮管）對支撐鋼筋及開環(huán)接地引下線進行保護，使支撐鋼筋及開環(huán)接地引下線與基礎(chǔ)鋼筋完全隔離，避免其相互構(gòu)成閉環(huán)回路。基礎(chǔ)鋼筋矩形方陣交接處用絕緣材料相互隔開，避免基礎(chǔ)鋼筋構(gòu)成閉環(huán)回路，如圖6所示。

將此改進方法應(yīng)用到新建的220 kV機遇變電站、500 kV東坡變電站、500 kV木棉變電站等工程中，現(xiàn)在所有工程已經(jīng)順利投產(chǎn)，電抗器投運過程中開環(huán)接地線及底板均未出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象，溫差都在合理的范圍內(nèi)，故此，改進措施有效可行。

4 結(jié) 語

電抗器基礎(chǔ)及圍欄發(fā)熱，嚴重影響無功補償設(shè)備的正常運行，同時對人身安全造成隱患。所以，對干式電抗器基礎(chǔ)發(fā)熱采取預(yù)防措施有必要性。本文通過分析電抗器基礎(chǔ)產(chǎn)生發(fā)熱的原因，進而提出相應(yīng)的預(yù)防措施，希望同行們在干式電抗器基礎(chǔ)設(shè)計、施工、驗收等環(huán)節(jié)予以重視，特別注意基礎(chǔ)接地的設(shè)計及施工過程中采取必要的保護措施，避免此類問題的發(fā)生。

參考文獻：

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