陈超强1 文习山1 张孝军2 史仑会3
1.武汉大学电气学院 武汉430072 2.长沙电业局 长沙410002 3.西安扬子电器有限责任公司 西安710000
0 前言
干式空芯电抗器具有起始电压分布均匀、线性度好、噪声低等优点在电力系统中得到广泛应用。但其特殊的结构决定了在运行中将在周围产生较大的磁场，使周围闭合金属环网发热和对通讯设施产生干扰，给人身和设备的安全造成隐患。本文通过实测验证磁场解析理论计算结果，并实测研究磁场对各种金属环网和通讯设施的影响及抑制方法，供使用单位和生产厂家参考依据。
1 试验内容、试验设备和试验方法
1.1 试验内容
a) 实测电抗器周围磁场的磁感应强度并与理论计算结果进行对比，验证电磁理论计算结果；b) 测量电抗器磁场对地下接地网及周围护栏等钢筋闭合环网发热的影响；c) 测试各种屏蔽措施的屏蔽效果；d) 测量磁场对计算机工作的影响。
1.2 被试设备及试验方法
a) 试验用电抗器BKGKL—10000/38.5单相并联电抗器、FXKGKL—6—2X2500—10单相分裂电抗器。b) 测试方法：通过调压器直接施加电压(电流)给被试设备，对并补电抗器一端接电源，另一端直接接地。对限流分裂电抗器进线端接电源，下出线端接地，上出线端悬空。
2 试验数据及分析
2.1 测试磁通密度，验证理论计算的正确性
理论计算和测试用的坐标系中Z坐标沿电抗器轴向，R沿电抗器径向，原点在电抗器线包1/2高度平面的中心。
实测磁通密度值与理论计算值比较见表1。其中，偏差(%)=(实测值/理论计算值)×100%。
从表1看出，两者偏差较小，基本控制在10%以内，说明计算结果正确。
2.2 测试并联电抗器磁场对楼板及周围钢筋闭合环网发热的影响
1) 测温试品及布置
a) 试品1：钢筋混凝土预制板尺寸为1500mm×1500mm×100mm，测温点为1，2，3，4，5；b) 试品2：栏栅1、2尺寸为1600mm×2050mm，周边为d25钢管，中间每隔200mm有d10圆钢作为隔栅，隔栅间有d10圆钢相连。测温点为上横梁中间和地脚处两点，栏栅1用M、N表示，栏栅2用K、L表示；c) 试品3：钢筋圆环1、2尺寸为d500mm；钢筋直径为d12mm，测温点为圆环1水平放置用A、B表示，圆环2垂直放置用C、D、E、F表示；d) 试品4：π型架，无下横梁(即未形成闭合环网)尺寸为宽300mm，高450mm；钢筋直径12mm，测温点用G、H表示。
2) 试品布置及说明
用1500mm×1500mm×100mm的钢筋混凝土预制板模拟楼板，其它试品置于电抗器底下及周围各处。电抗器与各试品位置示意图见图1。
3) 试验数据及分析
试验电压为22.3kV，试验电流为455A。通电时间10∶15，测得各试验点的温度见表2。
从表2看出：a) 栏栅离电抗器中心～1.2D（D为电抗器最大外径)时比10D磁场引起发热明显降低，距离效应较明显，通过加大与电抗器的距离对抑制电抗器磁场发热效果明显。b)未形成环路的π型架其H点的温度高达168℃说明此发热是电抗器磁场使金属内部自身产生涡流而引起。所以采用非闭合金属栏栅抑制发热的方法不可取。c) 在离电抗器底部不到0.5D距离下的金属闭合环网发热较明显。
2.3 测试并联电抗器离地面高低对地面金属环网发热的影响
1) 试品及布置
测温试品为用φ6.5圆钢用细铁丝扎成的金属环网，水平放置在距电抗器底部1000mm处，其测温点分别在环网的四周。
2) 试验方法
试验采用改变试验电流的方法来模拟金属闭合环网相对于电抗器位置所产生的发热效应。
3) 试验结果及分析
不同电流下测得钢筋网上各点温度见表3(环境温度为8℃)。
由试验可知：1) 试验过程中钢筋网松动之点因接触电阻发热较严重，且伴有火花发生；2)火花点均在电抗器直径外围，且温度较低；3) 当I＝333A时进行第一次测量时金属环发热严重，故在16∶00后未继续进行试验。为此，得出结论为：a) 金属闭合环网离电抗器底部距离大小的变化对发热影响较大；b) 金属闭合环网距离底部H＝10D时发热较小，基本可满足工程需要。
2.4 测试并研究屏蔽材料对磁场的屏蔽效果
1) 试品及布置
测试用电抗器为前述并联电抗器，测温试品为a) 两个方形环:d12圆钢焊成宽300mm高400mm的方形闭合环。b) 地面大环：用d6.5圆钢焊接成~2 100 mm圆环，屏蔽材料用铝板：尺寸2000mm×1300mm×12mm和硅钢板：尺寸1000mm×900mm×0.35mm。环1布置成环面与电抗器径向重合，环2布置为环面垂直于径向。
2) 试验数据及分析
试验分别在无屏蔽、铝板屏蔽和矽钢板屏蔽下进行，屏蔽时铝板、矽钢板接地 。试验时环温为7℃，试验电流为462.5A，电压为22.7V。3种情况下测得的温度见表4～6。
从试验数据看出，采用较厚的铝板对金属环网发热屏蔽效果较好，但试验中铝板本身发热相当严重，温度高且变形扭曲，实际工程中应用困难。提高电抗器对地高度效果较好，有利于工程中采用。
2.5 电抗器磁场对周围钢筋闭合环网发热的影响
测试用电抗器为前述的限流分裂电抗器，型号为FXKGKL—6—2X2500—10单相分裂电抗器。试品为：a)钢筋方格网将d6.5圆钢用细铁丝扎成；b)方环用d12圆钢焊成宽300mm高400mm的方形闭合环。试验时将方格网放在电抗器底下距缈蛊鞯撞?20mm处，给电抗器施加试验电压347V，电流2500A，周围环境温度为8℃，考虑到最严重的情况，对电抗器单臂通电，测试数据见表7。
从表7可看出：限流分裂电抗器磁场对金属环网发热影响不大，在工程设计中一般可不考虑磁场对金属环网发热的影响。
2.6 电抗器磁场对计算机的影响及其屏蔽效果
1) 试验方法
将上述并联电抗器施加一定电压，将计算机打开运行并置于电抗器附近，观察计算机屏蔽情况，定性研究磁场对计算机工作影响的程度及采取屏蔽措施后的效果。
2) 试验情况
a) 将计算机置于距电抗器中心7m处，对电抗器缓慢加压。当电压升至3kV时，屏蔽抖动严重；b) 将计算机置于距电抗器中心11m处，对电抗器缓慢加压。当电压升至6kV时，屏蔽抖动严重，此时测得磁感应强度为1 T；c) 在上述两种情况下分别用铜丝网、硅钢片将计算机全部包裹并接地对磁场进行屏蔽，发现计算机抖动仍然严重，屏蔽效果很小；d) 将计算机置于试验室控制室内(距电抗器中心约13m)，在控制室外扯起铜丝网将控制室进行屏蔽，并将计算机置于铁壳柜内，当在a、b情况时，计算机屏幕仅有轻微抖动，屏蔽效果较好。
3 结论及建议
a.干式空芯电抗器磁场对周围金属环网发热的影响主要是并联电抗器产生的，限流分裂电抗器影响很小。
b.并联电抗器与周围金属环网之间的距离对发热的影响较大，应采取增加电抗器与金属环网之间的距离来抑制发热，用屏蔽的方法效果不佳，电抗器在室内布置时应考虑其与预制板及周围护栏之间距离，室外布置时应考虑与接地网、栏栅之间距离。
c.当金属材料未形成闭合环路时，磁场在金属内部产生的涡流亦可使其发热严重。
d.当并联电抗器的底部或顶部离楼板(或钢筋环)上或下部距离相当于10D，侧面栏栅距电抗器中心12D时，其磁场对周围闭合金属环网发热的影响较小，可满足工程需要。
e.在磁场作用下，闭合金属网接触不良点易引起严重发热甚至打火。
f.空芯电抗器磁场对变电站主控室计算机设备干扰较严重，将主控室尽可能远离电抗器，并对计算机采取严密的屏蔽措施。对于进入计算机房的电缆等均应采用屏蔽电缆或光缆。
g.建议在下步工作中精确测量电抗器周围的磁感应强度和试品温度(采用红外热像仪)，绘制特性曲线进行定量分析，并制定相关标准。
参考文献
1 赵海翔.干式空心电抗器磁场对空间闭合环路影响的研究.电网技
|
网友评论：（只显示最新10条。评论内容只代表网友观点，与本站立场无关！）
