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(國網(wǎng)浙江省電力公司嘉興供電公司，浙江 嘉興 314000)

1 引言

“安全第一，預(yù)防為主”，這是電力系統(tǒng)永恒不變的主題，“一切為用戶服務(wù)”這是電力系統(tǒng)亙古不變的宗旨。近幾年隨著社會的高速發(fā)展，企業(yè)的工業(yè)用電和居民用電直線上升，每年的夏天，特別在公司“迎峰度夏”其間，用戶負(fù)荷大增時，主變出力大，主變低壓側(cè)電流隨之增大，加上夏季炙熱酷暑的環(huán)境溫度，使得底板發(fā)熱更是火上添油，當(dāng)環(huán)境溫度在35°，主變低壓側(cè)(10kV)負(fù)荷電流在2200A左右時，其溫度最嚴(yán)重的甚至可高達(dá)155℃，電力系統(tǒng)主變低壓側(cè)電壓等級如110kV、35kV、10kV所用的穿墻套管基本上為復(fù)合外套干式穿墻套管，其絕緣材料一般為硫化硅橡膠，其套管適用環(huán)境溫度為-40°～+40°，超過溫度范圍，硫化硅橡膠易老化，當(dāng)溫度超過極限值150°時，易產(chǎn)生擊穿，發(fā)生接地、短路等安全事故，嚴(yán)重危及電網(wǎng)設(shè)備和人員安全，同時對用戶的用電可靠性也產(chǎn)生了巨大影響，并且渦流損耗也造成了電能的白白浪費(fèi)。

2 發(fā)熱原因分析

針對上述發(fā)熱情況，本文對嘉興地區(qū)所轄的變電所主變低壓側(cè)穿墻套管固定底板的三種安裝方式進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，如表1所示。

表1 主變低壓側(cè)穿墻套管固定底板安裝方式

下面，我們將對上述三種的底板的安裝方式進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，找出底板發(fā)熱的原因所在。

2.1 主變低壓側(cè)穿墻套管安裝在戶內(nèi)鐵板的發(fā)熱情況

表2選取具有典型代表的所轄的110kV、35kV變電所主變穿墻套管安裝在戶內(nèi)鐵板的情況進(jìn)行調(diào)研及紅外線測溫，統(tǒng)計(jì)其在不同主變低壓側(cè)負(fù)荷電流、環(huán)境溫度時，主變穿墻套管底板溫度及溫升情況。

表2 底板安裝在戶內(nèi)鐵板的發(fā)熱情況

從表中可以看出，固定底板的溫度升高與主變低壓側(cè)負(fù)荷電流成正相關(guān)性，電流越大，固定底板發(fā)熱越嚴(yán)重，電流超過1500A，溫度非線性急劇上升。

2.2 主變低壓側(cè)穿墻套管安裝在戶外鐵板的發(fā)熱情況

表3選取具有典型代表的所轄的110kV、35kV變電所主變穿墻套管安裝在戶外鐵板的情況進(jìn)行調(diào)研及紅外線測溫，統(tǒng)計(jì)其在不同主變低壓側(cè)負(fù)荷電流、環(huán)境溫度時，主變穿墻套管底板溫度及溫升情況。

表3 底板安裝在戶內(nèi)鐵板的發(fā)熱情況

從表中可以看出，固定底板的溫度升高與主變低壓側(cè)負(fù)荷電流成正相關(guān)性，電流越大，固定底板發(fā)熱越嚴(yán)重，電流超過1500A，溫度非線性急劇上升，其規(guī)律與安裝在室內(nèi)方式一樣。

2.3 主變低壓側(cè)穿墻套管直接安裝在水泥板的發(fā)熱情況

表4選取具有典型代表的所轄的110kV、35kV變電所主變穿墻套管安裝在水泥板進(jìn)行調(diào)研及紅外線測溫，統(tǒng)計(jì)其在不同主變低壓側(cè)負(fù)荷電流、環(huán)境溫度時，主變穿墻套管底板溫度及溫升情況。

表4 底板安裝在戶外鐵板的發(fā)熱情況

從表中發(fā)現(xiàn)固定底板的溫度與測試的時間、環(huán)境溫度、低壓側(cè)負(fù)荷電流無關(guān)，只與環(huán)境溫度有關(guān)。

從上述三個統(tǒng)計(jì)結(jié)論中，發(fā)現(xiàn)隨著主變低壓側(cè)符合電流的增加，在鐵質(zhì)底板上溫度會上升，在水泥板上溫度不會變化，這是因?yàn)榻蛔兊碾娏髟谄渲車鷷a(chǎn)生交變的電場，交變的電場在其產(chǎn)生交變的磁場，如圖1所示，交變的磁場在鐵質(zhì)底板上會因電磁感應(yīng)如圖2所示產(chǎn)生渦流發(fā)熱，因?yàn)殍F質(zhì)底板的相對導(dǎo)磁率在3000～5000左右，而在水泥板上，不會因電磁感應(yīng)產(chǎn)生渦流而發(fā)熱，因?yàn)樗酁榉菍?dǎo)磁材料。

圖1 主變低壓側(cè)穿墻套管底板磁場發(fā)布圖

電磁感應(yīng)作用在導(dǎo)體內(nèi)部感生的電流。又稱為傅科電流。導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動，或者導(dǎo)體靜止但有著隨時間變化的磁場，或者兩種情況同時出現(xiàn)，都可以造成磁力線與導(dǎo)體的相對切割。按照電磁感應(yīng)定律，在導(dǎo)體中就產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，從而驅(qū)動電流。這樣引起的電流在導(dǎo)體中的分布隨著導(dǎo)體的表面形狀和磁場的分布而不同，其路徑往往有如水中的漩渦，因此稱為渦流。渦流在導(dǎo)體中要產(chǎn)生熱量。所消耗的能量來源于使導(dǎo)體運(yùn)動的機(jī)械功，或者建立時變電磁場的能源。因此在電工設(shè)備中，為了防止渦流的產(chǎn)生或者減少渦流造成的能量損失，其原理圖如圖2所示。

圖2 電磁感應(yīng)產(chǎn)生渦流原理圖

3 新型低磁底板的研制

從上述的底板發(fā)熱的原因分析可知，主變穿墻套管固定底板發(fā)熱是由于電磁感應(yīng)產(chǎn)生的渦流所致，其發(fā)熱量與相對導(dǎo)磁率成正比，傳統(tǒng)主變低壓側(cè)穿墻套管固定底板是用普通的鐵板或鋼板制作而成，其相對導(dǎo)磁率在3000～5000之間，渦流發(fā)熱十分嚴(yán)重。雖然主變低壓側(cè)穿墻套管安裝與水泥板不會發(fā)熱，但是如今隨著主變?nèi)萘亢陀秒娯?fù)荷的增加，水泥板已經(jīng)無法承受越來越重的穿墻套管的重量，因此，必須研制新型的低磁鋼板，在保證一定強(qiáng)度以承受套管分量的同時，將其相對導(dǎo)磁率降為1左右，使其產(chǎn)生的渦流幾乎可以忽略不計(jì)，以降低底板的溫度。

3.1 低磁材料的選擇

本文研究在鋼板內(nèi)添加一定比例的C，Mn，AI，Si，S，P等元素，進(jìn)行合適配比，使得其導(dǎo)磁率、硬度、制作成本在最佳位置。文章研究發(fā)現(xiàn)，C含量：0.17%；Mn含量：23%；Al含量2%；Si含量0.3%；P含量：0.02%時，鋼板的相對導(dǎo)磁率小于等于1.05，抗拉強(qiáng)度≥530MPa;屈服強(qiáng)度≥255MPa;延伸率≥30%，完全符合底板的強(qiáng)度需要，并且其價格在21200元/噸，格相對便宜。

3.2 制作切割的選擇

本文從制作切割精度、損傷、成本等方面出發(fā)，采用數(shù)控沖床切割，對底板進(jìn)行加工，得到所需的底板。數(shù)控沖床沖切精度高,沖切毛刺小,工件平整度好,后續(xù)加工量少,廢品率低,成形質(zhì)量高,數(shù)沖的加工尺寸精度一般可達(dá)0.1mm,產(chǎn)品的尺寸一致性好，并且數(shù)控沖床在切割金屬的過程中，采用物理的方式進(jìn)行切割，不損傷切割金屬，其物理、化學(xué)、機(jī)械金屬都不會有任何改變。

3.3 防水材料的選擇

對于戶外安裝穿墻套管底板，必須考慮其防水密封處理，防止雨水從穿墻套管與穿墻套管底板之間的縫隙中流進(jìn)去，而在選擇密封材料時，必須考慮到防水的密封度、材料的耐用度以及使用場所條件。本文采用防水橡皮圈，防水橡皮圈粘結(jié)性、抗水性和耐氣候性好，防水橡皮圈抗拉強(qiáng)度高，彈性好，防水性能優(yōu)越。在各類環(huán)境中都能使用，經(jīng)久耐用，受各類腐蝕小，使用年限長，更換方便。環(huán)境溫度在-20℃～50℃范圍內(nèi)，自然老化壽命年限>10年。并且相對表面不需要太干凈，如有少許水分、油污、塵土同樣不影響防水橡皮圈的防水性能。

4 效果檢查

本文研制的新型低磁鋼板已在新建的君堂變、擴(kuò)建的文昌變、金沙變、屠甸變，運(yùn)行的金魚變、梅里變上應(yīng)用，現(xiàn)場使用效果極佳。以金魚變#2主變10kV側(cè)穿墻套管底板為例，在2014年5月28日對其進(jìn)行了改造應(yīng)用。在相同的負(fù)荷情況下(低壓側(cè)10kV電流為1410A)，更換前，環(huán)境溫度29℃，從圖3可以明顯看出是最亮點(diǎn)為底板溫度66℃；更換后，環(huán)境溫度30℃，從圖4可以明顯看出是最暗點(diǎn)為底板溫度，只有30℃，基本與環(huán)境溫度持平，較之周邊墻壁的溫度還要低，取得了立竿見影的效果。

圖3 金魚變#2主變更換前底板紅外測溫圖

圖4 金魚變#2主變更換后底板紅外測溫圖

2014年7月6日，趕在今年電網(wǎng)“迎峰度夏”前對梅里變#2主變10kV穿墻套管底板進(jìn)行了改造更換，在相同的負(fù)荷情況下(低壓側(cè)10kV電流為1500A)在從底板更換前紅外測溫圖和底板更換后紅外測溫圖的對比可以看出，改善穿墻套管底板發(fā)熱情況的效果十分明顯，消除了由于底板發(fā)熱嚴(yán)重而可能造成的安全隱患。

圖5 梅里變#2主變更換前底板紅外測溫圖

圖6 梅里變#2主變更換前底板紅外測溫圖

所測變電所更換前2013測試時間負(fù)荷電流(A)環(huán)境溫度(℃)底板溫度(℃)溫差(℃)更換后2014測試時間負(fù)荷電流(A)環(huán)境溫度(℃)底板溫度(℃)溫差(℃)5.2814103066366.51456313105.2914323167366.8152132320金魚變#2主變6.1315103173426.111569333306.1515683276446.121578323207.27181237126897.281816383807.30180639121827.291798373705.2815003067378.181789363605.2915133171408.19180238380梅里變#2主變6.1315893177468.211778353506.1516653281498.231806363607.27180037135989.21703303007.30181239137989.3175631310

5 推廣應(yīng)用

鑒于本文研制的新型低磁鋼板的顯著效果，今后基建工程穿墻套管底板按照《國網(wǎng)嘉興供電公司關(guān)于進(jìn)一步落實(shí)國網(wǎng)公司反措和省公司專業(yè)管理要求的通知(嘉電運(yùn)檢〔2014〕173 號)》中變電專業(yè)提升要求第四條執(zhí)行，進(jìn)一步明確要在110kV、35kV、20kV、10kV 等電壓等級穿墻套管底板上全面應(yīng)用低磁鋼板包含主變及出線穿墻套管，各級工程建設(shè)、施工、設(shè)計(jì)單位予

以落實(shí)。目前已是2014年度國網(wǎng)浙江省電力公司群眾性科技性項(xiàng)目，在浙江省電力系統(tǒng)全面推廣應(yīng)用。

6 總結(jié)

本文針對變電所主變低壓側(cè)穿墻套管固定底板因電磁感應(yīng)產(chǎn)生渦流的發(fā)熱情況，通過研制新型的低磁鋼板，使其相對導(dǎo)磁率從原來的3000～5000降為1.05，幾乎完全消除了渦流，底板的溫度降至了環(huán)境溫度，消除了電力生產(chǎn)中的重大安全隱患，并且避免了能源浪費(fèi)。

[1] 李克.220kV穿墻套管末屏燒損的原因分析及故障處理[J].電力設(shè)備，2005(7):67-69.

[2] 劉興旺.主變10(6)kV 穿墻套管發(fā)熱原因分析及改進(jìn)[J].上海電力，1999(5):33-34.

[3] GBJ149-1990電氣裝置安裝工程母線裝置施工及驗(yàn)收規(guī)范[S].