干式電抗器基礎發熱的預防措施分析

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點，在電力系統中得到廣泛的應用。而近年來，在新建及擴建的變電站工程中均有出現過電抗器投運后由于基礎鋼筋和金屬圍欄形成回路，引起設備基礎和圍欄發熱的現象。這不僅造成能量損失，影響設備使用壽命，同時對人身的安全造成隱患。文章簡要描述了電抗器基礎發熱的現象，并分析產生發熱的原因，進而提出相應的預防措施，以此避免類似施工質量缺陷的再次出現，減少人力物力的損失。

關鍵詞：電抗器；基礎發熱；原因分析；預防措施

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

1 抗器基礎發熱現象

現有的變電站中，多數電抗器金屬圍欄基礎設計均采用預埋槽鋼作為其固定的基礎，如圖1所示，即將金屬圍欄焊接固定在預埋槽鋼上；槽鋼共設兩處斷口，分別單獨接地；金屬圍欄只設一個斷口，利用預埋槽鋼接地，如圖2所示。而且在多數變電站電抗器基礎施工過程中，基礎預埋鋼板支撐鋼筋、基礎鋼筋縱橫交叉點、電抗器開環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串聯電抗器圍欄基礎的設計就如上所述一致，且施工過程中基礎鋼筋均未采取保護措施，如圖4所示，工程投產當天，35 kV串聯電抗器不銹鋼圍欄及電抗器基礎均出現局部發熱現象，經紅外成像檢測儀探測，圍欄局部溫度達到102.5 ℃，電抗器基礎局部溫度達到88.5 ℃，參照電流致熱設備的過熱缺陷判斷依據，500 kV蝶嶺站35 kV串聯電抗器金屬圍欄及電抗器基礎發熱故障屬于重要缺陷，短期內須盡快安排處理。

2 抗器基礎發熱的原因分析

經分析發現，由于電抗器的物理性質和特殊的結構形式決定電抗器運行時，在其周圍產生了比較強烈的磁場，處于磁場范圍內的閉合回路（由電抗器基礎鋼筋、預埋件、接地引線或是金屬圍欄等構成的能使電流通過的電路）將產生一定數值的環流，處于變化磁場內的導體也會產生渦流，從而引起電抗器設備基礎及金屬圍欄的發熱現象。所以，閉合回路是產生環流的必要原因。

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

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

{2}金屬圍欄內部形成多條閉合回路。

{3}當電抗器帶電后，在這多條閉合回路（如通過預埋槽鋼與各支撐鋼筋之間、預埋槽鋼與金屬圍欄、金屬圍欄內部）中產生環流，從而導致電抗器基礎及預埋槽鋼發熱，在熱傳導的作用下進而表現為外部接地線、混凝土地面甚至是金屬圍欄等的發熱。

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

①電抗器基礎鋼筋縱橫交叉形成多個閉合回路。

②電抗器開環接地引下線在澆筑時受擠壓容易與基礎鋼筋接觸而構成閉環回路。

③當電抗器帶電運行時，在其周圍產生強烈的磁場，從而在上述閉合回路產生渦流，預埋鋼板及開環接地線在渦流及熱傳導的作用下出現發熱現象。

3 抗器基礎發熱的預防措施

電抗器基礎發熱現象是因為環流、渦流經過熱傳導表現出來的。切斷可能形成的閉合回路，是消除電抗器設備基礎及金屬圍欄發熱的關鍵。針對發熱現象進行分析，主要有以下兩種基礎發熱預防措施。

3.1 改進欄基礎施工方法

將金屬圍欄基礎設計為混凝土支柱基礎，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，這樣取消了預埋槽鋼及相應的支撐鋼筋，杜絕因預埋槽鋼與各支撐鋼筋之間、預埋槽鋼與銹鋼圍欄產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形成閉合回路的可能性。雖然金屬圍欄內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，因此發熱現象并不明顯。

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的電抗器發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，發現圍欄溫度為30.5 ℃，在正常溫差范圍內，即消除了不銹鋼圍欄的發熱缺陷。應用成功后，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用，在項目施工前提前向設計單位提出改進意見，確認設計方案有效可行再進行施工。通過采用此改進方法，現已投產的變電站工程中均未出現金屬圍欄發熱現象，實踐證明，該措施有效可行。

3.2 接地及基礎鋼筋施工方法的改進

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

將此改進方法應用到新建的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，現在所有工程已經順利投產，電抗器投運過程中開環接地線及底板均未出現發熱現象，溫差都在合理的范圍內，故此，改進措施有效可行。

4 結 語

電抗器基礎及圍欄發熱，嚴重影響無功補償設備的正常運行，同時對人身安全造成隱患。所以，對干式電抗器基礎發熱采取預防措施有必要性。本文通過分析電抗器基礎產生發熱的原因，進而提出相應的預防措施，希望同行們在干式電抗器基礎設計、施工、驗收等環節予以重視，特別注意基礎接地的設計及施工過程中采取必要的保護措施，避免此類問題的發生。

參考文獻：

[1] 陳功.干式電抗器圍欄發熱原因分析及處理[J].電力安全技術，2013，（2）.

[2] 袁濱，任建業，亢建明.干式空心電抗器接地體發熱問題分析[J].科學之友，2009，（8）.