干式空心电抗器接地体发热问题分析

　　摘要：文章以忻州供电分公司变电站工程为例，详细分析了干式空心电抗器接地体发热的原因与解决方法。
　　关键词：干式空心电抗器；接地体；发热
　　
　　忻州供电分公司500 kV忻州变电站35 kV工程于2006年7月投运，投运3组并联电抗器均采用干式空心电抗器。投运后发现，电抗器支持绝缘子的接地引下线发热，经测定达到120℃以上，这不仅造成能量损失、接地体锈蚀。同时还危及设备的安全运行。
　　
　　1　发热问题
　　
　　干式空心电抗器(以下简称电抗器)因具有起始电压分布均匀、线性度良好、噪声低等优点，而在国内外许多领域得到了广泛的应用。但由于电抗器特殊的结构形式决定了电抗器运行时将在其周围产生比较强烈的磁场，因此处于一定区域范围内的闭合环路将产生一定数值的环流，处于变化磁场内的导体也会产生涡流。环流和涡流的存在，将使损耗增加，同时也改变了电抗器磁场的分布，并对电抗器的参数造成一定程度的影响。
　　35 kV并联电抗器投运以来，巡视测温发现电抗器与主地网连接的垂直接地体异常发热，红外线热成像见图1。
　　
　　2　发热问题分析
　　
　　处于电抗器磁场一定区域内的闭合导体(如围栏、环行地线)一般会产生环流并发热。但参照本站的设计图纸及施工资料可知，500 kV忻州变电站35 kV并联电抗器三相成品字形分别安装，每相由8根支柱支撑，支柱材料为玻璃钢，支柱分别通过绝缘子连接支撑电抗器本体，绝缘子下端通过镀锌扁钢连接后分别且呈发散式与主地网连接，见图2，结合红外线热成像图中接地体不均匀发热现象，可以排除发热为环流因素所致。
　　导体在磁场中运动，或者导体静止但有着随时间变化的磁场，或者两种情况同时出现，都可以造成磁力线与导体的相对切割。按照电磁感应定律，在导体中就产生感应电动势，从而驱动电流。这样引起的电流在导体中的分布随着导体的表面形状和磁通的分布而不同，在其截面上形成涡流。

　　从电抗器的磁场分布图见图3中可以看出，在电抗器下方从上到下交变磁场产生的磁力线由密到疏，位于其间的垂直接地体从上到下产生的涡流也由大到小，从而在红外线热成像图中可以明显的看出垂直接地体上部明显发热比下部严重。因此可以初步推断出接地体发热为涡流因素所致。
　　为了验证发热原因为涡流而非环流所致，在电抗器下方与垂直接地体相应的位置，使用绝缘绳悬挂一根相同材质、相同规格的镀锌扁钢，在磁场中放置一段时间后，发热情况与连接主地网的镀锌扁钢基本相同见图4。由此可以进一步推断出，涡流是造成接地体发热的真正原因。 
　　
　　3　问题解决方法
　　
　　根据对发热问题分析所得出的结论，处于交变磁场中的接地体为了避免涡流所导致的发热现象发生，应使用导电的非铁磁性材料(如铜、铝材料等)。 
　　
　　4　结束语
　　
　　由于干式电抗器周围交变磁场的影响，使得位于电抗器磁场中的导体中形成涡流，在镀锌扁钢材料的垂直接地体中易造成发热，在干式电抗器的设计和安装过程中除了要考虑环流还应当考虑涡流的因素，应当注意材料的选用并采取一定的措施，避免此类问题的发生。

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