長(zhǎng)河壩4號(hào)機(jī)勵(lì)磁變壓器低壓側(cè)電纜發(fā)熱問題探討

王峻峰

摘 要：長(zhǎng)河壩電廠4號(hào)機(jī)自投產(chǎn)以來(lái)一直存在勵(lì)磁變低壓側(cè)單芯交聯(lián)聚乙烯電纜運(yùn)行溫度過高問題，經(jīng)過反復(fù)進(jìn)行檢驗(yàn)和測(cè)

試，我們有效的驗(yàn)證了勵(lì)磁變低壓側(cè)出線電纜的溫度是可以通過一定手段進(jìn)行溫度改善的。在解決問題的同時(shí)，為保障長(zhǎng)河壩電廠勵(lì)磁變低壓側(cè)單芯交聯(lián)聚乙烯電纜在運(yùn)行中的用電安全問題作出了一些有益的研究工作，有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：勵(lì)磁變壓器；單芯交聯(lián)聚乙烯電纜；溫度改善；安全運(yùn)行

中圖分類號(hào)：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）01-0012-03

Abstract： Since the No. 4 machine of Changheba Power Plant was put into operation， there has always been the problem of excessive operating temperature of single-core cross-linked polyethylene cable with excitation transformer at low pressure side， which has been inspected and tested repeatedly. We effectively verify that the temperature of the excitation variable low-voltage side cable can be improved by certain means. At the same time， some useful research work has been done to ensure the power safety of low voltage side XLPE cable in Changheba Power Plant， which has some significance for reference.

Keywords： excitation transformer； single core XLPE cable； temperature improvement； safe operation

引言

電纜發(fā)熱一直是電廠安全穩(wěn)定運(yùn)行的一大隱患，由于電纜發(fā)熱引發(fā)的安全事故不勝枚舉。而勵(lì)磁變作為發(fā)電機(jī)組的重要附件，一旦勵(lì)磁變壓器發(fā)生故障，必然導(dǎo)致機(jī)組的非計(jì)劃停運(yùn)，給電廠造成巨大損失。本文則通過對(duì)長(zhǎng)河壩電廠4號(hào)機(jī)勵(lì)磁變壓器低壓側(cè)單芯交聯(lián)聚乙烯電纜溫度過高問題的研究，并提出了改進(jìn)方案，同時(shí)將該改進(jìn)方案進(jìn)行了工程實(shí)踐，徹底改善了長(zhǎng)河壩4號(hào)機(jī)勵(lì)磁變壓器低壓側(cè)電纜溫度過高的問題。在為之后機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行提供可靠的保證的同時(shí)，也為電廠相同問題的解決提供了工程實(shí)例。

1 概述

長(zhǎng)河壩電廠4號(hào)機(jī)勵(lì)磁變壓器采用明珠電氣股份有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為：ZLDGB9-1600/20/√3/0.77的戶內(nèi)無(wú)載調(diào)壓?jiǎn)蜗嚯p繞組自然空冷變壓器，連結(jié)方式Y(jié)d11，冷卻方式AN，額定容量為3×1600KVA，一次側(cè)額定電壓為20kV，二次側(cè)額定電壓為770V。勵(lì)磁變壓器低壓側(cè)電纜每相9根型號(hào)為YJV-185mm2的單芯交聯(lián)聚乙烯電纜，低壓側(cè)額定勵(lì)磁電流為3599A。自長(zhǎng)河壩電廠4號(hào)機(jī)組投產(chǎn)以來(lái)，我廠設(shè)備部一次專業(yè)在點(diǎn)檢過程中發(fā)現(xiàn)4號(hào)機(jī)組勵(lì)磁變低壓側(cè)電纜溫度一直偏高【在機(jī)組帶480MW負(fù)荷（滿負(fù)荷650MW），勵(lì)磁電流2342A，經(jīng)實(shí)地用測(cè)溫槍對(duì)勵(lì)磁電纜進(jìn)行測(cè)溫，最高溫度已達(dá)86℃】，嚴(yán)重影響機(jī)組安全運(yùn)行，經(jīng)對(duì)4號(hào)機(jī)勵(lì)磁變壓器低壓側(cè)電纜綁扎部分進(jìn)行松綁，上下兩層電纜之間加設(shè)隔離措施，增加其散熱條件，最高溫度仍然維持在65℃運(yùn)行，機(jī)組安全運(yùn)行依然難以得到有效的保障。

2 勵(lì)磁變壓器低壓側(cè)出線電纜溫度過高原因分析

為尋找電纜發(fā)熱原因，我們對(duì)勵(lì)磁變壓器低壓側(cè)27根電纜進(jìn)行編號(hào)，分別為A1～A9、B1～B9、C1～C9。并對(duì)其電流進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表1。其中最大電流432A，最小電流79A， 最大偏差353A，電流不均衡系數(shù)達(dá)到4.46。在測(cè)量電流的過程中發(fā)現(xiàn)，電纜布置隨意（圖1）。電纜的溫升與施加在電纜上的電壓無(wú)關(guān)，只與通過的電流及周邊環(huán)境有關(guān)，在相同的截面下，通過的電流越大，電纜的溫升越高，電纜分流不均會(huì)導(dǎo)致部分電纜中流過的電流偏大，引起過熱。同時(shí)，電纜越靠近內(nèi)部部分、散熱條件不好的電纜溫度越高。在對(duì)電纜進(jìn)行電流測(cè)量的過程中我們發(fā)現(xiàn)，溫度最高的兩根電纜恰恰就是電流最大的兩根電纜。

2.1 動(dòng)力電纜選擇的影響

（1）我廠4號(hào)勵(lì)磁變壓器至勵(lì)磁進(jìn)線柜之間的交流電纜采用單芯交聯(lián)電纜。（2）根據(jù)“GBj-50217-2007電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范”，電纜疊放方式為梯架方式、無(wú)間距、兩層方式時(shí)，疊放系數(shù)為0.65，在環(huán)境溫度為30℃時(shí)的環(huán)境溫度系數(shù)1.09，那么單根185mm2電纜載流量：I=546×1.09×0.65=386.8（A）。（3）考慮到1.1倍額定勵(lì)磁電流長(zhǎng)期運(yùn)行，交流電纜的總載流量：In=3445×0.816×1.1=3092（A）。（4）電纜根數(shù)n=In/I=7.99。（5）每相選取9根單芯185mmz電纜，總載流量 3448A，可以滿足要求，且留有較大裕度。（6）我廠4號(hào)勵(lì)磁變壓器副邊電壓U2n=770Ⅴ，故交流電纜額定電壓>1.2 U2n=924V即可，我們選擇1000V電纜。（7）故最終型號(hào)：YJV-185mm2單芯交聯(lián)電纜，額定電壓：1000V。（8）數(shù)量及接線方式：每套勵(lì)磁裝置接27根單芯電纜，引入進(jìn)線柜，接至柜內(nèi)的連接銅排上。

根據(jù)計(jì)算所得值，我廠選擇電纜完全能夠滿足勵(lì)磁變低壓側(cè)電纜載流量的需求，故電纜本身材料選擇不是發(fā)熱的主要因素。endprint

2.2 電纜阻抗影響

2.2.1 電纜本身電阻影響。為減少電阻對(duì)分流影響，勵(lì)磁變壓器低壓測(cè)每根電纜等長(zhǎng)，約為31.5m，同時(shí)采用同一批次出廠電纜。現(xiàn)場(chǎng)利用回路電阻測(cè)試儀測(cè)量每根電纜直流電阻（電纜頭已壓接完成），經(jīng)過測(cè)試，27根電纜最大電阻3.9mΩ，最小電阻3.4mΩ，可見最大偏差為1.47%，次偏差對(duì)電流影響不大，故電纜本身電阻影響非要因。

2.2.2 接觸電阻影響。我們對(duì)電纜與勵(lì)磁變低壓側(cè)、勵(lì)磁進(jìn)線柜銅排之間連接進(jìn)線了檢查，用扭力扳手對(duì)所有連接螺栓連接進(jìn)行了整體緊固，保證了接觸的均衡性。同時(shí)為減少接觸電阻影響，對(duì)電纜頭方向進(jìn)行了統(tǒng)一調(diào)整，并在接觸面涂抹導(dǎo)電膏，保證電纜頭與銅排接觸良好，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，電纜兩端的接觸電阻約在40-60μΩ之間，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于電纜電阻，可以忽略不計(jì)，故接觸電阻亦非要因。

2.2.3 電抗X的影響。每根電纜由于敷設(shè)的位置不一樣和相鄰的電纜相序不一致，產(chǎn)生的感應(yīng)電壓也不相同，進(jìn)而引起每根電纜的交流阻抗不相同，而且通過測(cè)試發(fā)現(xiàn)，這種感應(yīng)電壓導(dǎo)致的交流阻抗會(huì)因電纜敷設(shè)不一致而呈級(jí)數(shù)差別。因而我們判斷長(zhǎng)河壩電廠4號(hào)機(jī)勵(lì)磁變壓器低壓側(cè)電纜電流不平衡的根本原因?yàn)楦鞲娎|電抗不同引起的，此為導(dǎo)致電纜發(fā)熱的第一要因。

3 長(zhǎng)河壩4號(hào)勵(lì)磁變低壓側(cè)電纜發(fā)熱問題解決方案探討

由此前的分析可知，導(dǎo)致長(zhǎng)河壩4號(hào)機(jī)勵(lì)磁變低壓側(cè)電纜發(fā)熱的根本原因?yàn)殡娎|因互感現(xiàn)象導(dǎo)致各電纜電抗不平衡，部分電抗較小的電纜分流較多，遠(yuǎn)大于其他電纜的載流量而導(dǎo)致該部分電纜發(fā)熱嚴(yán)重。因而我們考慮通過電纜的合理布置，降低各電纜的感抗差異，改善電纜分流不均現(xiàn)象，進(jìn)而解決電纜發(fā)熱現(xiàn)象。

在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘測(cè)時(shí)我們發(fā)現(xiàn)，勵(lì)磁變壓器低壓側(cè)出現(xiàn)銅排和勵(lì)磁進(jìn)線柜進(jìn)線銅排每相均預(yù)留有一個(gè)電纜孔洞，可以增加敷設(shè)一根電纜，進(jìn)一步減輕各電纜的分流壓力。同時(shí)我們結(jié)合其他電廠的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，我們選擇將勵(lì)磁變壓器低壓側(cè)電纜按品字形布置，布置方式如下：A1B1C1、A2B2C2……A10B10C10分別捆綁在一起，并每隔0.5米用扎帶進(jìn)行捆綁，盡量保證其結(jié)合在一起。同時(shí)因?yàn)殡娎|拖盤的限制，我們將A1B1C1、A2B2C2……A5B5C5置于電纜托盤的第一層，A6B6C6、A7B7C7……A10B10C10置于電纜托盤第二層。具體布置情況如圖2：

經(jīng)過檢驗(yàn)，在相同工況條件下，電流分布情況由79-432A的極度不平衡區(qū)間運(yùn)行調(diào)整到如今的142-187A區(qū)間運(yùn)行，溫度由之前的最高86℃運(yùn)行降低至40℃左右運(yùn)行。由此我們得出結(jié)論，4號(hào)機(jī)勵(lì)磁變壓器低壓側(cè)電纜進(jìn)行“品”字形敷設(shè)后，其發(fā)熱及電流分布不均的現(xiàn)象得到了良好的改善。

4 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過對(duì)電纜的重新敷設(shè)和布置，4號(hào)機(jī)勵(lì)磁變壓器低壓側(cè)電纜溫度過高的問題得到了徹底改善，同時(shí)經(jīng)過后期實(shí)踐觀察，我們機(jī)組在滿負(fù)荷（650MW）的情況下，勵(lì)磁變壓器低壓側(cè)電纜溫度也維持在45℃左右運(yùn)行，完全能夠滿足工況條件要求。

同時(shí)，按照此次對(duì)4號(hào)機(jī)勵(lì)磁變壓器低壓側(cè)電纜溫度過高的處理經(jīng)驗(yàn)，我們對(duì)接下來(lái)的3臺(tái)機(jī)組（1-3號(hào)機(jī)）的勵(lì)磁變壓器低壓側(cè)電纜進(jìn)行相應(yīng)的布置更改，之后再未出現(xiàn)過勵(lì)磁變壓器低壓側(cè)電纜溫度過高的現(xiàn)象。通過此次工程實(shí)踐，再一次證明多根單芯電纜在三相回路中通過呈“品”字形布置對(duì)改善電纜電流分布是及其有效的手段。

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