11kV中压进线盘柜涡流发热的处理

11kV中压进线盘柜涡流发热的处理

于寿江 姜晓伟 张希营

山东电力建设第三工程有限公司，山东青岛， 266100

Treatment of vortex heating of 11kV MV panels

Yu Shoujiang Jiang Xiaowei Zhang Xiying

摘要：缅甸皎喜项目中压进线盘柜出现了涡流发热问题，其涡流损耗发热的问题应引起充分的重视，否则很可能造成电气系统运行不稳定，进而导致电厂运行事故。为了解决此问题现场运用了电磁原理，切除更换盘柜内穿墙套管周围的导磁铁板，同时增加柜内散热风机的解决办法，解决了柜内局部高温的问题，缩短了中压系统维护周期，增强了电厂中压系统运行稳定性。

关键词：中压进线盘柜；涡流发热；局部高温；穿墙套管；

Abstract: The problem of eddy current heating occurred in MV incoming cabinet of The Kyaukse project in Myanmar. The problem of eddy current loss heating should be given sufficient attention. Otherwise, it is likely to cause unstable operation of the electrical system and lead to operation accidents of the power plant.

In order to solve this problem, the electromagnetic principle was applied on site, and the magnetic conductive plate around the casing pipe inside the cabinet was removed and replaced. Meanwhile, the solution of cooling fan inside the cabinet was added, which solved the problem of local high temperature inside the cabinet, shortened the maintenance period of the MV system, and enhanced the operation stability of the MV system in the power plant.

Key words: MV incoming cabinet; Eddy current heating; Local high temperature; Wall casing;

1.引言

随着电气技术的发展，越来越多的大容量电气设备运用到生产实践中。高压开关柜作为电厂电气系统最重要的电力传输中枢，大都采用金属恺装式配置，它具有密封性好、运行可靠性高等优点，但在运行中容易发热，特别是大容量开关柜穿墙套管周围的导磁金属材料发热尤为明显。缅甸皎喜项目中压进线开关柜投运后，柜内穿墙套管周边发热严重。考虑到中压盘柜内部局部高温容易导致中压开关异常跳闸，造成电网输电不稳定因素，所以现场质保人员结合电磁原理对穿墙套管处的导磁金属板进行改造，用无磁金属板替换掉原导体金属板并增加了通风风机，以解决柜内穿墙套管处局部发热问题。

图1-缅甸皎喜项目中压盘柜布局

图1-缅甸皎喜项目中压盘柜布局。

2．正文

2.1 中压进线盘柜中的涡流发热现场情况及原因分析

缅甸皎喜燃气电厂试运行初期，也是各种问题的高发期。试运巡视人员在进行中压配电室例行巡视时，发现各段中压进线柜出现局部温度过高的情况，现场测量盘体局部最高温度达到78℃。

产生了开关柜高温跳闸或导电铜排对外放电的隐患可能，试运巡视人员遂将此情况立即报告给上级领导并申请停机检修盘柜。按照常规处理解决此类电气设备发热问题的分析思路，一般分为以下几个步骤：

首先，柜体局部高温的原因很有可能是该处铜排连接处螺栓未进行相应的力矩紧固或中压进线盘柜带电震动导致铜排连接螺栓松脱，进而导致铜排衔接有缝隙，接触电阻过大，接触面发热。于是，现场试运检修人员申请了中压进线盘柜内部作业票，对盘柜带电体进行停电放电后仔细检查了该进线柜侧穿墙套管的连接处螺栓压紧情况及相应的力矩标识。检查发现盘侧穿墙套管处螺栓没有松动的痕迹，弹垫呈压紧状态，且该处铜排的每个螺栓力矩标识完好。因此，检修人员可以排除螺栓松动原因导致局部铜排放电的可能性。

其次，通过对柜内的铜母排及穿墙套管发热部分周围进行测温并记录，找到温度最高的部位，进而可以找到发热源，以利于进一步对发热原因展开分析。试运行检修人员现场进行了柜内铜排测温，测温结果为柜侧铜排各个部位最高温度仅为42℃，明显低于穿墙套管周围侧板的温度。所以，通过这个方法排除了铜排发热导致盘柜侧板高温异常的可能性。在对穿墙套管发热部位进行测温时，我们也有新发现：发热异常的区域是围绕穿墙套管分布，且越靠近三相铜排的区域越是温度高。这恰巧满足了涡流效应致热的物理学特征。

最后，我们通过电磁知识来分析该柜体局部（穿墙套管处）异常高温的原因所在。交流电流会在金属导体四周会产生一个不断变化的感应磁场，当金属导体放入这个不断变化的感应磁场后会切割交变磁力线，使得该金属导体内产生涡流、碰撞、摩擦产生热量，从而使金属导体出现温度不断升高的现象，这就是我们常说的“涡流效应”。这个涡流效应不仅会造成电能的浪费，也会给电力设备运行埋下隐患。该金属的电阻率越小，则产生的涡流会越强，放热也会越多。

通过现场仔细观察，我们又发现该中压进线柜采用了三相铜排垂直排布的设计安装方式。这种铜排垂直排布的设计安装方式，非常不利于三相铜排间的磁场相互抵消。三相交流电流方向总是不完全一致的。因而，三相交流电流会在磁导体周围产生变化的磁场，中压盘柜生产厂家（西电宝鸡电气有限公司）提供的原穿墙套管处盘柜侧板是导磁金属隔板，这种导磁隔板一旦放入变化的磁场就会进行切割磁力线产生涡流放热。因此，要想解决中压进线盘柜局部过热异常的问题，还是得从该处磁导体入手进行处理解决。

2.2 减少中压进线盘柜涡流损耗的改良措施

根据电磁涡流产生的原理及其特点分析后，我们可以采取以下几个方法抑制涡流及降低盘体温度。

a.将中压盘柜穿墙套管处的三相铜排同时穿过一个封闭金属回路，使得此处三相铜排磁通和为零，这就是利用了电磁特性的办法来解决问题。经过现场检修人员对中压进线盘柜进行简单拆解分析，一致认为该办法可行。于是，根据这一原理，现场检修人员进行了穿墙套管处的盘柜隔板改动，即切除掉原有的导磁金属隔板。这样做保证了三相母线可以同时穿过同一个封闭金属回路，就可以有效防止产生涡流效应。

b.一般说来，中压电气盘柜对防护性能和机械强度有较高的要求。因此在切除掉原有盘柜隔板后，一般采用不锈钢板、铝板、环氧树脂等无磁板制作盘间隔板，以满足对盘柜防护性能和机械强度的要求。无磁材料顾名思义就是指该材料不导磁，即使把材料放入变化的磁场中依然不会发热，可以等看做磁场绝热体，从而解决了因涡流效应导致的盘体局部过热的问题。经过业主批准，本次中压盘柜改造采用了安装无磁不锈钢板填补切割口，以加强了盘柜侧面支撑和保持盘体防护能力，见图2-切口处安装无磁不锈钢板。

图2-切口处安装无磁不锈钢板

c.为了完全消除柜体局部高温异常的问题，经过厂家技术人员的同意，在各个中压进线盘柜的柜顶和盘柜母线仓内加装了6组小型抽风风机，风机电源直接取自中压进线柜内部辅助电源。通过这种加装风机的方法加强了盘柜通风，降低整体柜体温度。

d.以上盘柜改造完毕后，在机组满负荷运行条件下，各段中压进线盘柜的原异常发热处测温正常，最高温度控制在50℃以下，消除柜体局部高温异常的问题，保证了中压进线盘柜可靠稳定运行。

2.3 结论/结束语

通过对缅甸皎喜项目中压进线盘柜局部异常高温的分析诊断，找到了问题所在，即该中压盘柜在设计初期未充分考虑到涡流效应带来的柜体局部异常高温情况，当盘柜内部三相铜排通电后，三相铜排周围产生的电磁效应未能充分抵消，进而导致了盘柜侧板出现异常高温的问题，通过现场对盘柜进行拆解分析之后，在中压进线盘柜侧板上切除原导磁铁板且更换为无磁绝缘隔板，最终解决了柜体穿墙套管周围发热的问题，达到了机组安全运行的条件。本次中压进线盘柜发热故障提醒我们电气涡流发热问题在供配电领域中，是个无法忽视的安全隐患，在日常巡检中应完善检查标准，尤其在投运前作好重点检查及整改，时刻注意大容量电气配点设备稳定变化，即使发现隐患并消除不利影响。经过一系列分析和逐步排查处理对其它中压盘柜局部异常高温问题的诊断与解决有借鉴参考意义。

3. 参考文献

［1］戴文进 徐龙权 张景明，电机学（M），北京，清华大学出版社，2008年2月；

［2］姚正武，降低变压器二次侧箱盖的涡流发热（J），电气时代，2005年7月。

作者简介

于寿江，缅甸胶喜项目部，工程师

姜晓伟，缅甸胶喜项目部，工程师

张希营，缅甸胶喜项目部，助理工程师

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