淺析110kV GIS 變電站中電磁感應現象應注意的問題

陳 煒 婁方旭 付 航 龐星宇 楊澤民 鄧 海

（貴州電網有限責任公司貴陽供電局）

0 引言

1831 年法拉第向皇家學會提交的一個報告中把閉合電路的一部分導體在磁場中作切割磁感線運動，導體中就會產生電流的現象定名為“電磁感應現象”；并概括可以產生感應電流的五種類型：變化的電流、變化的磁場、運動的恒定電流、運動的磁鐵、在磁場中運動的導體。1851 年法國物理學家萊昂·傅科發現一個移動的磁場與金屬導體相交，或是由移動的金屬導體與磁場垂直交會，會在金屬導體中產生電流，這種電流叫“渦流”；對應的磁場變化越快，感應電動勢就越大，渦流就越強。

隨著社會經濟的快速發展，對電力需求的不斷增加，新建電網的規模逐漸擴大，對網架安全穩定性的要求越來越高；在已建的110kV GIS 變電站中發現部分存在10kV 電容器組正上方布置二次設備保護室情況，保護室電纜溝存在二次接地網，由于10kV 電器組在運行中的電流存在變化，會在10kV 電器組周圍產生變化的磁場，導致二次接地網在磁場中做切割運動產生感應電流，導致二次接地網銅牌發熱，對與之相連的保護設備接地線產生影響，進而影響保護設備的正常運行。為消除電磁感應對110kV GIS 變電站運行的影響，提高電網運行的可靠性，通過案例分析原因，為已建及新建110kV GIS 變電站提出幾點防范措施以供參考。

1 貴州××供電局110kV ××變電站二次接地網銅牌發熱案例

1.1 問題發現

2022 年7 月，貴州×× 供電局在110kV ××變電站新上站域化保護項目驗收過程中，對保護室電纜溝光纜的絕緣及封堵進行檢查時，發現二次接地網銅牌存在發熱現象，發熱附近的光纜外層絕緣受損。

1.2 運行危害

如果二次接地網長期處于發熱狀態，可能會造成保護設備實時采樣數據波動，對于數字化變電站緊靠接地網的線纜盒若發熱，會造成線纜盒內二次光纜損壞，存在誤動的風險，甚至引發火災事故。

1.3 處理過程

通過對接地網進行檢測，發熱溫度高達70℃，二次接地線有0.03A 的電流。斷開二次接地線，發現上述發熱現象依然存在，故排除是二次設備裝置電流引起發熱。

經過多次現場測試分析，結合變電站樓層結構分布發現，主控室正下方（樓下）是10kV 電容器組，如下圖所示。

圖 變電站內保護室與10kV 電容器組布置圖

根據法拉第電磁感應原理，在電容器組運行中電流發生變化時，電容器組會產生電磁場，穿過二次接地網，二次接地網形成感應電流，導致二次接地網銅牌發熱。為驗證這個判斷，退出一組電容器組，二次接地網銅牌溫度降到60℃，二次接地線電流降到0.02A，繼續退出第二、三組電容器，二次接地網銅牌發熱現象消失，測試接地線已無電流；逐一恢復電容器組運行后，二次接地網銅牌再次發熱，溫度逐漸升高，二次接地線電流逐漸增大。

綜上分析，可得出二次接地網銅牌發熱的原因是電容器組正常運行時，由于本身電流的變化會在正上方產生變化的磁場，使二次接地網在磁場中做切割運動產生感應電流引起銅牌發熱；二次接地線有電流是由于二次接地網中變化的電流產生新的磁場，二次接地線接到二次接地網上，形成了相交，發生渦流現象，在二次接地線上產生渦流電流。

1.4 處理措施

在10kV 電容器組上方加裝隔磁材料。

2 貢獻成果

1）避免全站二次接地網發熱，導致設備運行異常，甚至引發火災事故的風險；

2）避免變電站大面積改造，節約技改近百萬的資金投入；

3）給電網110kV GIS 變電站設計提供了參考意見，便于相應規范的修編；

4）這是貴州區域110kV 變電站首次發現，為變電運維提供了參考手段，極大地保證了變電設備的可靠運行。

3 結束語

本文通過對貴州××供電局110kV ××變電站二次接地網銅牌發熱案例原因進行分析，發現一次設備10kV 電容器組與保護室布局上，存在間隔距離不足，無隔磁材料，不能消除電磁感應現象對設備運行帶來的運行風險，為保證電網的安全穩定運行，解決變電站中電磁感應帶來的運行影響，提出以下幾點建議以供參考。

3.1 運行站

1）在10kV 電容器組上方加裝隔磁材料；

2）10kV 電容器組改造時，可使用占地面積更小的電容器組。

3.2 新建站

1）在設備布局設計上避免保護室正下方安裝電容器組；

2）由于地域影響設備布局不滿足安裝要求的，可經過相應專家對該站電容器組產生磁場的影響范圍測試后，在基建環節適當增加樓層間距；

3）在項目招標時優先使用占地面積較小的電容器組。