干式電抗器周?chē)l(fā)熱原因及解決

劉志剛 崔眀興

摘 要：本文分析了干式電抗器周?chē)l(fā)熱原因，同時(shí)解決了該變電站幾處類(lèi)似發(fā)熱問(wèn)題，希望能夠?yàn)楦墒诫娍蛊鬟\(yùn)行中對(duì)周?chē)O(shè)備的電磁影響提供參考，為干式電抗器周?chē)l(fā)熱原因及解決提供幫助。為干式電抗器周?chē)O(shè)備的設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)行提供這方面的理論支撐及實(shí)際參考。

關(guān)鍵詞：干式空心電抗器；環(huán)流；接地；發(fā)熱

遼寧某處的500kV變電站，某端子箱接地引下線(xiàn)經(jīng)紅外診斷發(fā)現(xiàn)，發(fā)熱152度。為徹底消除設(shè)備發(fā)熱隱患，解決影響設(shè)備健康的發(fā)熱問(wèn)題。我們進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和理論分析?，F(xiàn)場(chǎng)發(fā)熱接地引下線(xiàn)截面積為2.5平方毫米，該類(lèi)型導(dǎo)線(xiàn)安全電流為25A，實(shí)際測(cè)量發(fā)熱電流63A。初步推測(cè)旁邊運(yùn)行的干式空心電抗器運(yùn)行造成的環(huán)流發(fā)熱，將該空心電抗器退出運(yùn)行。退出運(yùn)行后發(fā)熱消失，重新投入低抗后，再次發(fā)熱。端子箱檢查發(fā)現(xiàn)，外殼箱門(mén)連接二次地，同時(shí)箱子外殼接一次地，接地線(xiàn)成了環(huán)流線(xiàn)。解開(kāi)后發(fā)熱消失，測(cè)量開(kāi)路電壓為5.22V。經(jīng)分析電抗器產(chǎn)生的磁場(chǎng)所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)計(jì)算值與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)值一致，電流計(jì)算值與實(shí)際測(cè)量值一致。發(fā)熱原因查明，發(fā)熱問(wèn)題徹底解決。

1 發(fā)熱分析

干式空心電抗器，因無(wú)鐵心助增磁場(chǎng)增強(qiáng)感生電動(dòng)勢(shì)，故大電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)直接作用在周?chē)奈矬w上，一方面發(fā)熱產(chǎn)生有功損耗，另外強(qiáng)磁場(chǎng)會(huì)導(dǎo)致周?chē)]合回路，產(chǎn)生發(fā)熱現(xiàn)象，帶來(lái)設(shè)備損壞事故。500kV柏泉變電站，某端子箱接地引下線(xiàn)經(jīng)紅外診斷發(fā)現(xiàn)，發(fā)熱152度，為理清發(fā)熱原因，解決問(wèn)題，我們對(duì)此進(jìn)行調(diào)查研究。

紅外帶電檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，發(fā)熱引下線(xiàn)截面積為2.5平方毫米的接地引線(xiàn)（如圖1），紅外熱圖顯示152度，端子箱內(nèi)背景溫度43度，溫升109度。2.5平方毫米引線(xiàn)安全電流為25A，發(fā)熱遠(yuǎn)超安全溫度，導(dǎo)線(xiàn)流過(guò)的電流應(yīng)該遠(yuǎn)超25A的安全電流。我們采用鉗行電流表進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，測(cè)得該導(dǎo)線(xiàn)上電流63A。如圖2所示，現(xiàn)場(chǎng)勘查發(fā)現(xiàn)，發(fā)熱引線(xiàn)一端接端子箱外殼，另一端接端子箱未接一次地，確連接接地銅排。進(jìn)一步勘查發(fā)現(xiàn)銅排經(jīng)過(guò)到引線(xiàn)接入電纜溝二次地，二次地在電纜溝內(nèi)連接一次地，構(gòu)成環(huán)路。環(huán)路構(gòu)成及周邊環(huán)境如圖3所示。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘察情況我們初步推斷為旁邊干式空心電抗器運(yùn)行產(chǎn)生的磁場(chǎng)導(dǎo)致導(dǎo)線(xiàn)發(fā)熱，為此我們將該電抗器退出運(yùn)行，發(fā)熱消失，推斷得到證明。

為進(jìn)一步驗(yàn)證，進(jìn)一步現(xiàn)場(chǎng)勘查周邊電磁環(huán)境：

電抗器繞組長(zhǎng)度l=4米，半徑1米，電抗器離端子箱垂直距離3米，水平距離9米，電抗器工作電流524A，查閱數(shù)據(jù)電感322毫亨，接地扁鐵8*80毫米4米，接地銅排2米，一二次地短接線(xiàn)2.5平方毫米引線(xiàn)1米。

電抗器無(wú)鐵芯，且電流較大，周?chē)鸁o(wú)導(dǎo)磁小的大物體，故不考慮場(chǎng)地其它金屬提供的附加磁場(chǎng)；因工頻波長(zhǎng)遠(yuǎn)大于場(chǎng)地，不考慮大地對(duì)磁場(chǎng)的反射，不考慮大地對(duì)磁場(chǎng)的吸收和阻礙；正常導(dǎo)線(xiàn)負(fù)荷電流教小且未繞城多砸，忽略導(dǎo)線(xiàn)負(fù)荷電流對(duì)地網(wǎng)的影響；因其它電抗器距離較遠(yuǎn)，因磁場(chǎng)空間上衰減，會(huì)對(duì)該端子箱的影響會(huì)比近處電抗器小很多，未簡(jiǎn)化計(jì)算暫不考慮其它遠(yuǎn)處運(yùn)行電抗器的影響。

根據(jù)以上資料簡(jiǎn)化計(jì)算如下：

實(shí)際驗(yàn)證：

將端子箱接地引下線(xiàn)從二次接地銅排拆除，接入一次地上，發(fā)熱消失，端子箱原發(fā)熱接地引下線(xiàn)電流為0問(wèn)題，得到解決。將端子箱接地引下線(xiàn)從二次地改回一次地后，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量一、二次接地排間電壓為5.22V，與5.01的計(jì)算值相近，對(duì)理論分析給予了強(qiáng)有力支撐。

2 結(jié)論與建議

524A的電流流過(guò)498匝的空心干式電抗器，產(chǎn)生巨大的磁場(chǎng)，在10米遠(yuǎn)的端子箱一、二次地間產(chǎn)生5.22V的開(kāi)環(huán)感生電動(dòng)勢(shì)，一、二次地短接后，環(huán)路阻抗很小，5.22V的短路電流產(chǎn)生了65.7的電流，遠(yuǎn)超2.5mm引線(xiàn)的20A的安全電流，導(dǎo)致導(dǎo)線(xiàn)發(fā)熱。

對(duì)于干式空心電抗器，設(shè)計(jì)施工及驗(yàn)收過(guò)程中，要注意周邊的一次導(dǎo)線(xiàn)、地網(wǎng)、端子箱、回路等，不要形成環(huán)網(wǎng)，特別不要形成磁通面積大的環(huán)網(wǎng)，防止感應(yīng)過(guò)電壓及大的感應(yīng)電流發(fā)熱造成設(shè)備損壞。對(duì)于運(yùn)行中的設(shè)備，主要對(duì)紅外設(shè)備進(jìn)行紅外檢測(cè)及回路電壓測(cè)量，防止過(guò)電壓及過(guò)電流影響設(shè)備健康運(yùn)行。

3 結(jié)束語(yǔ)

本研究同時(shí)解決了該變電站幾處類(lèi)似發(fā)熱問(wèn)題，希望能夠?yàn)楦墒诫娍蛊鬟\(yùn)行中對(duì)周?chē)O(shè)備的電磁影響提供參考，為干式電抗器周?chē)l(fā)熱原因及解決提供幫助。為干式電抗器周?chē)O(shè)備的設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)行提供這方面的理論支撐及實(shí)際參考。

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（作者單位：特變電工沈陽(yáng)變壓器集團(tuán)有限公司）