10kV進線中置櫃發熱原因分析及預防
理論研究
作者：張桂霞
隨著油田電網升壓改造的進行，10kV中置開關櫃以其安全可靠、結構緊湊、占地省、操作方便等優勢在改造中得到了廣泛的應用。介紹了10kV進線中置開關櫃在運行過程中常見的發熱故障，分析了發熱故障對設備及電網造成的危害，提出了相關的改進的措施。
10kV開關櫃發熱故障改進措施
中置開關櫃的全稱為鎧裝型移開中置式金屬封閉開關設備，其分三層結構，上層為母線和儀表室（相互隔離），中間層為斷路器室，下層為電纜室。由於斷路器在中間層，所以稱為鎧裝型移開中置式金屬封閉開關設備，簡稱中置櫃。現在運行二隊改造變電站中均采用了這種開關櫃，分別是坨八變和坨九變。其中坨八變改造後已經運行了一段時間，在這期間出現的主要問題為發熱。而由於開關櫃體的密閉性，開關櫃的內部發熱現象已成為開關櫃使用中的常見問題，並且隨著負荷的不斷增加，10kV進線中置開關櫃發熱現象尤其嚴重，如果不加以控製，將會對設備絕緣件的性能及設備壽命產生很大的影響，直接影響設備及電網的安全穩定運行。
1渦流損耗引起的發熱
中置開關櫃內主變進線和母線都從穿櫃套管穿過各金屬隔板，當電流很大時渦流磁滯損耗引起的發熱將非常嚴重。
1.1渦流的產生
渦流即為電磁感應作用在導體內部感生的電流。導體在磁場中運動，或者導體靜止但有著隨時間變化的磁場，或者兩種情況同時出現，都可以造成磁力線與導體的相對切割。按照電磁感應定律，在導體中就產生感應電動勢。因磁心材料的電阻率不是無窮大，繞著磁心周邊有一定的電阻值，感應電壓產生電流—渦流，流過這個電阻，就會引起損耗—渦流損耗。
如上圖所示，在一根導體外麵繞上線圈，並把線圈通交流電，那麼線圈就產生交變磁場。由於線圈中間的導體在圓周方向是可以等效成一圈圈的閉合回路，所以在導體的圓周方向會產生感生電流，電流的方向沿導體的圓周方向轉圈，就象一圈圈的漩渦，所以這種情況下產生的感應電流被稱為渦流。因渦流而導致能量損耗稱為渦流損耗。
1.2母線進線開關櫃產生渦流的原理分析
當套管通過電流時，在固定鋁板上會產生交變的閉合磁路，會產生渦流和磁滯損耗，引起發熱，而且損耗會隨負荷電流增加而上升，使絕緣介質因過熱而加速老化，降低使用壽命。以坨八變母線進線櫃為例，坨八變10kV進線櫃垂直部分為一個狹小的密閉空間，當母線有電流通過時，鋁板櫃內產生交變磁場，產生渦流。由於鋁板本身存在較小的電阻，使得鋁板櫃內產生較大的渦流，出現渦流發熱現象。10kV進線櫃渦流損耗不但使進線櫃溫度升高同時也能使旁櫃的溫度偏高。隨著電流的增加，開關櫃的溫度也隨著增加，這嚴重威脅著設備的正常運行。