白癜风发病的机制是什么发电机出口零序电流互感器支架发热问题探讨
摘 要 电力设备运行过程中，特别是高压设备在大电流的作用下，周围支架或磁导体中常出现涡流发热现象。目前，各企业设备涡流发热已成为影响电力设备安全运行的重要因素。本文通过分析涡流产生的原理，对零序电流支架涡流损耗导致发热问题进行探讨，提出了降低涡流、避免发热的技改措施，从而消除了安全隐患，给设备稳定运行提供了有力保障。
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关键词 零序电流互感器钢支架 涡流损耗 整改措施
一、引言
枣庄南郊热电有限公司#1、#2发电机出口开关室通风良好，各是一间半面设有栅栏的非密闭房间。内有发电机出口母线及开关、零序电流互感器等电气设备。其中零序电流互感器置放在一支架上。支架由槽钢做成，这样就使发电机出线周围存在着铁磁导体。本文将对铁磁导体发热问题进行分析探讨。
二、存在问题
自建厂以来，零序电流互感器支架发热问题一直存在，2008年1#、2#机组大修时曾分别对支架东南侧一腿进行改造并加装绝缘瓷瓶，但效果不理想，涡流现象没有降低，发热没有从根本上解决。发电机满负荷运行情况下，开关室环境温度为52℃，用测温仪对零序电流互感器支架南侧两腿进行测温，支架中间温度最高达135℃，环境温度过高，影响有两方面：一是直接导致励磁机进风温度高，励磁机通风不良，温度经常超过上限，缩短了使用寿命；二是散热通风不良，导致周围设备及二次回路电缆等的绝缘老化，存在安全隐患。在支架正下方，有一个铁电缆桥架横向穿越，内部电缆有部分老化，运行期间曾出现发电机位置信号不对应报警、SF6压力低报警等假信号。
三、原因分析
1、涡流产生的原理：支架涡流问题属于时变涡流场问题。发电机出口母线中通过较大的正弦变化电流将引起交变磁场，该交变磁场渗入金属支架，感应出电动势。金属支架是由导电媒质组成的，在该电动势的作用下，金属支架会引起感生电流，即涡流。这种涡流在导电媒质内又产生磁场。根据楞次定律，感应电动势及其产生的电流总是阻止与回路相交链的磁通变化，以削弱原来的磁场。如果导电媒质是铁磁材料，则交变磁场还会引起磁滞损耗。受集肤效应的影响，涡流主要分布在导体表层，涡流会产生损耗，该损耗以热量的形式散发出去，使得导体发热。
2、根据电磁场原理，载流导体穿过环状金属时，在环状金属内部产生感应涡流。所以必须通过一些措施来降低涡流。
根据涡流原理的分析，金属涡流大小主要由下列参数决定：
（1） 环状金属所占的圆心角?%a ：当?%a =2丌时，即金属为环绕电缆的环状金属，产生的涡流将最大。
（2）金属长度L：随着金属长度的增大，涡流也将等比例增大。
（3）金属相对磁导率：当金属为铁磁性时，涡流将增大近5000倍。
3、根据以上分析，结合实际，应能得出以下结论：
（1）尽量避免单芯超高压导体穿过环状金属。
（2）沿载流导体方向避免有长距离金属。
（3）载流导体周围避免使用铁磁性的金属。
我厂零序电流互感器支架由于布局设计及使用铁支架，存在涡流。受集肤效应的影响，涡流主要分布在导体表层。涡流会产生损耗，该损耗以热量的形式散发出去，从而导致表面发热严重，开关室温度较高。
四、改造方案及改造效果：
2010年10月，检修期间，曾对两台发电机出口零序电流互感器支架进行初步改造，对支架加装绝缘瓷瓶，当投入运行后，涡流发热现象仍存在，效果不明显，没有从根本上解决支架发热问题；根据涡流原理分析，认为“切断了磁回路”，实际上只能减少部分涡流，有一定误区，无法根本降低涡流。
根据现有的支架布局方式，建议将零序电流互感器支架南侧两立柱改用非铁磁性立柱。采用非铁磁性支架的目的是降低支架的磁导率，一般工程中常用的非铁磁性支架有不锈钢、铝合金、玻璃钢等。由于不锈钢支架具备钢制支架强度高、加工安装简单、维护费用小等优点，建议优先使用，其次采用铝合金材料施工也方便可行。
2014年11月2日，在1#机大修期间，对此问题进行可行性分析论证，制定改造方案，决定进行施工改造，采用不锈钢材料对零序电流互感器四个支架进行更换。11月8日并后，利用红外线测温仪进行测温，最高温度只有40℃，涡流发热现象彻底消除。
周围电缆桥架重新规划布线，不经过发电机出口母线底部，更换新电缆，误报警问题解决。
五、结束语
涡流发热问题是企业电气设备常见的安全隐患之一，为了保证设备的安全生产正常运行，作为电气人员必须了解涡流基本原理，熟悉故障的现象和处理方法，认真分析提出问题，消除隐患，从而保证设备的安全运行。
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（作者单位：山东枣庄南郊热电有限公司）
