浅析干式电抗器基础发热原因及预防措施

浅析干式电抗器基础发热原因及预防措施

白洋

国网新疆电力有限公司检修公司新疆乌鲁木齐830001

摘要：干式空心电抗器具有起始电压分布均匀、无渗漏、噪音低、抗短路电流能力强的优点，在电力系统中得到广泛的应用。而近年来，在新建及扩建的变电站工程中均有出现过电抗器投运后由于基础钢筋和金属围栏形成回路，引起设备基础和围栏发热的现象。这不仅造成能量损失，影响设备使用寿命，同时对人身的安全造成隐患。文章简要描述了电抗器基础发热的现象，并分析产生发热的原因，进而提出相应的预防措施，以此避免类似施工质量缺陷的再次出现，减少人力物力的损失。

关键词：电抗器；基础发热；原因分析；预防措施

1.抗器基础发热现象

现有变电站中，多数电抗器金属围栏基础设计均采用预埋槽钢作为其固定的基础，如图1所示，即将金属围栏焊接固定在预埋槽钢上；槽钢共设两处断口，分别单独接地；金属围栏只设一个断口，利用预埋槽钢接地，如图2所示。而且在多数变电站电抗器基础施工过程中，基础预埋钢板支撑钢筋、基础钢筋纵横交叉点、电抗器开环接地引下线均未采取保护措施，如图3所示。

某750kV变电站第二台主变扩建工程66kV串联电抗器围栏基础的设计就如上所述一致，且施工过程中基础钢筋均未采取保护措施，如图4所示，工程投产当天，66kV串联电抗器不锈钢围栏及电抗器基础均出现局部发热现象，经红外成像检测仪探测，围栏局部温度达到102.5℃，电抗器基础局部温度达到88.5℃，参照电流致热设备的过热缺陷判断依据，该变电站66kV串联电抗器金属围栏及电抗器基础发热故障属于重要缺陷，短期内须尽快安排处理。

2.抗器基础发热的原因分析

经分析发现，由于电抗器的物理性质和特殊的结构形式决定电抗器运行时，在其周围产生了比较强烈的磁场，处于磁场范围内的闭合回路（由电抗器基础钢筋、预埋件、接地引线或是金属围栏等构成的能使电流通过的电路）将产生一定数值的环流，处于变化磁场内的导体也会产生涡流，从而引起电抗器设备基础及金属围栏的发热现象。所以，闭合回路是产生环流的必要原因。

如图2所示，由于预埋槽钢采用多条钢筋支撑固定，当混凝土浇筑时，支撑钢筋受挤压容易互相触碰，形成多条闭合回路：

{1}电抗器基础槽钢有两处接地，金属围栏通过槽钢接地与地网形成了一个大的闭合回路。

{2}金属围栏内部形成多条闭合回路。

{3}当电抗器带电后，在这多条闭合回路（如通过预埋槽钢与各支撑钢筋之间、预埋槽钢与金属围栏、金属围栏内部）中产生环流，从而导致电抗器基础及预埋槽钢发热，在热传导的作用下进而表现为外部接地线、混凝土地面甚至是金属围栏等的发热。

如图3所示，基础预埋钢板支撑钢筋在混凝土浇筑时受挤压容易与基础钢筋接触，形成多个闭合回路：

①电抗器基础钢筋纵横交叉形成多个闭合回路。

②电抗器开环接地引下线在浇筑时受挤压容易与基础钢筋接触而构成闭环回路。

③当电抗器带电运行时，在其周围产生强烈的磁场，从而在上述闭合回路产生涡流，预埋钢板及开环接地线在涡流及热传导的作用下出现发热现象。

3.抗器基础发热的预防措施

电抗器基础发热现象是因为环流、涡流经过热传导表现出来的。切断可能形成的闭合回路，是消除电抗器设备基础及金属围栏发热的关键。针对发热现象进行分析，主要有以下两种基础发热预防措施。

3.1改进栏基础施工方法

将金属围栏基础设计为混凝土支柱基础，利用膨胀螺丝将金属围栏固定在混凝土支柱上，如图5所示，这样取消了预埋槽钢及相应的支撑钢筋，杜绝因预埋槽钢与各支撑钢筋之间、预埋槽钢与锈钢围栏产生闭合回路的可能性；金属围栏改为独立单点接地，消除了围栏与接地网形成闭合回路的可能性。虽然金属围栏内部还有部分闭合回路的存在，但金属电阻率较小，且围栏离电抗器较远，外部散热空间较大，因此发热现象并不明显。

将上述改进方法对该电抗器发热故障问题进行整改处理，处理后用红外成像检测仪对电抗器金属围栏进行探测，发现围栏温度为30.5℃，在正常温差范围内，即消除了不锈钢围栏的发热缺陷。，在项目施工前提前向设计单位提出改进意见，确认设计方案有效可行再进行施工。通过采用此改进方法，现已投产的变电站工程中均未出现金属围栏发热现象，实践证明，该措施有效可行。

3.2接地及基础钢筋施工方法的改进

将电抗器基础预埋钢板的支撑钢筋利用膨胀螺栓进行固定，避免浇筑混凝土时挤压支撑钢筋而变形，从而影响预埋件的施工质量。使用大小适合的绝缘材料（如PVC管、塑料套管或热缩管）对支撑钢筋及开环接地引下线进行保护，使支撑钢筋及开环接地引下线与基础钢筋完全隔离，避免其相互构成闭环回路。基础钢筋矩形方阵交接处用绝缘材料相互隔开，避免基础钢筋构成闭环回路，如图6所示。

将此改进方法应用到其他新建变电站工程中，现在所有工程已经顺利投产，电抗器投运过程中开环接地线及底板均未出现发热现象，温差都在合理的范围内，故此，改进措施有效可行。

4结语

电抗器基础及围栏发热，严重影响无功补偿设备的正常运行，同时对人身安全造成隐患。所以，对干式电抗器基础发热采取预防措施有必要性。本文通过分析电抗器基础产生发热的原因，进而提出相应的预防措施，希望同行们在干式电抗器基础设计、施工、验收等环节予以重视，特别注意基础接地的设计及施工过程中采取必要的保护措施，避免此类问题的发生。

参考文献：

[1]陈功.干式电抗器围栏发热原因分析及处理[J].电力安全技术，2013，（2）.

[2]袁滨，任建业，亢建明.干式空心电抗器接地体发热问题分析[J].科学之友，2009，（8）.