宝瓶水电站发电机电流互感器柜体发热处理方法

宝瓶水电站发电机电流互感器柜体发热处理方法

王汉仁李杰

（甘肃电投河西水电开发有限责任公司甘肃张掖7340000）

摘要：涡流是引起大电流穿心电流互感器的发热的原因之一，使用非导磁材料可以有效的减小涡流，达到降低大电流穿心电流互感器的发热。本文对涡流引起大电流穿心电流互感器的发热进行深入分析，大电流穿心电流互感器的支撑板使用导磁材料，在电流互感器运行过程中产生涡流，造成电流互感器座板及本体发热，导致密闭电流互感器柜体发热，大电流穿心电流互感器的支撑板使用导磁材料，可以消除涡流是解决密闭大电流穿心电流互感器柜体发热的有效办法，仅供参考。

关键词：涡流；电流互感器；柜体发热

一、基本概况

黑河宝瓶水电站地处甘肃省肃南裕固族自治县和青海省祁连县境内的省界的黑河上，距甘肃省张掖市约165km，电站总装机2×50Mw+23Mw.1、2号机组容量50Mw,3号机组23Mw主要任务是发电。

宝瓶水电站发电机组10kV配电柜内电流互感器（柜内三组）型号为LMZJ7-10GYW1型，变比5000/1A，额定容量30VA，准确度等级0.5/10P20。当机组负荷大于45MW时，电流互感器座板处（电流互感器二次接线下方）温度偏高（最高温度108℃）。依照GB1208-2006《电流互感器》要求，柜内式电流互感器外壳和座板的温度不应超过45℃，电流互感器柜柜体温度不应超过60℃。

二发电机电流互感器柜体发热的原因分析

通过对电流互感器柜体的专项检查分析，引起电流互感器柜体发热的原因有以下几个方面：

1、风机故障引起温度升高

电流互感器及母线运行时，会产生热量，使电流互感器柜内温度上升，电流互感器柜顶的风机将热空气抽出,柜体后下侧的风机将柜外的空气吸进柜体,通过冷热空气的循环流通达到降温的目地。如果风机在运行中不能正常启动，造成冷热空气不能循环流通，电流互感器柜体温度就会升高。

2、风机功率偏小、散热速度慢引起的温度升高

电流互感器在运行中，如果风机的功率太小，不足以把电流互感器所产生的热量传送出去，就会导致电流互感器柜体内热量聚集，从而使柜内温度升高。宝瓶电站机组电流互感器柜所使用的风机为单相轴流风机，输入电压AC220V，功率55W，输风量780m3/h，转速2600r/min。风机功率小，输风量小，无法做到通风散热的作用。

3、涡流引起电流互感器柜温度升高

导体在磁场中运动，或者导体静止但有着随时间变化的磁场，或者两种情况同时出现，都可以造成磁力线与导体的相对切割。按照电磁感应定律，在导体中就产生感应电动势，从而驱动电流。这样引起的电流在导体中的分布随着导体的表面形状和磁通的分布而不同，其路径往往有如水中的漩涡，因此称为涡流。

导体在非均匀磁场中移动或处在随时间变化的磁场中时，因涡流而导致能量损耗称为涡流损耗。涡流损耗的大小与磁场的变化方式、导体的运动、导体的几何形状、导体的磁导率和电导率等因素有关。涡流不但会白白损耗电能，使用电设备效率降低，而且会造成用电器发热，严重时将影响设备正常运行。

由于电流互感器柜内装有三组电流互感器，都集中装在一个封闭的柜体内，其中一组电流互感器为直角“品”字型配置安装，运行时会产生铁损和铜损，造成涡流损耗和磁滞损耗，长期最大负荷运行时会产生涡流而引起发热。发电机组电流互感器柜内空间较小，三组电流互感器运行时共同产生热量，使柜体温度升高。

4、电流互感器座板选用导磁材料引起温度升高

靠近发电机出口刀闸柜外侧连接部位支撑板为不锈钢材质，中间隔板为铝质材料，柜体与支撑板连接部分为铁质，连接接触面占整体板件面积的1/3左右，重点发热部位也存在于连接部分。铁材质为导磁材料，铝材质镀锌为不导磁材料，不锈钢为不导磁材料。铁、铝材质通过电磁感应产生热量，且散热较慢，从而引起与其相连接的支撑板发热严重。

影响导磁材料发热的因素较多，归纳起来有以下主要的因素:

4.1化学成分与结晶结构的影响:材料中的主要化学成分有铁、钻、硅，有的还含有铜、锰、铝以及含有铁、钻等的氧化物。化学成分不同，磁性能也就不同。材料的结晶结构对磁化性能影响也很大，即使成分相同，若结晶结构不同，磁性能可能相差也很大。

4.2杂质的影响：杂质对材料的磁化性能影响也很大。如碳在铁中可以增加电阻系数减低导磁系数，减低饱和磁感应，增加矫顽磁力和剩磁增加磁滞损耗，增加磁衰老的性质。氮在铁中可以增加磁衰老的性质。少量的镂影响不大，当含量超过12%时，能使物质失去磁性。当含硅在0~0.6%时，可增加磁性，但超过3%后，就会严重影响磁性能。铝在铁中的作用和硅相似，但不如硅好，锌、硫、磷、氧等，对铁的磁性能均有害处，其含量应尽量地减少。

4.3非导磁材料不影响磁场空间分布，只有导磁材料才会产生束磁作用，把磁感线束缚一部分在材料内部，造成空间磁场的重新分布，也就是有的地方磁感线密（磁场增大），有的地方磁感线疏（磁场减小）。常见的非导磁材料：铁钴镍及其合金以外的金属及其对应合金，铜、铝、锌以及不锈钢里的1Gr18Ni9Ti等都是不导磁的材料,还有其他的非金属材料也是不导磁的。

5、柜体侧面电流互感器安装形式为“品”字型，引起温度升高

电流互感器的形式为直角品字形，在运行过程中，三只电流互感器所承载的电压、电流相同，安装位置相同，所处环境相同，互感器产生的电磁、电势、涡流相互间的影响相同，但不可抵消，存在能量叠加现象，所产生的能量直接交汇在电流互感器相间中心部位，这些能量以热能的形式散发出来，直接导致互感器发热。电流互感器在水平一字形安装形式中未出现此类发热问题。

三、处理方方法

1、电流互感器柜内支撑中间隔板更换

分别将宝瓶水电站发电机组电流互感器柜内三组电流互感器（两组平行安装，一组品型安装）支撑中间隔板整体更换为专用不导磁不锈钢材质，厚度不小于4mm。

2、电流互感器柜内电流互感器外壳及中间隔板、两侧柜体均涂高科技消磁材料，干扰和减少柜内母线及电流互感器对中间隔板的磁场。

3、将“品”字型安装电流互感器座板更换为不锈钢材质，并对座板进行重新固定。

四、处理后带负荷试验

发电机进行开机带负荷试验，发电机负荷50MW运行1小时后，进行电流互感器温度测试，测试数据如下：

宝瓶水电站机组出口电流互感器发热改造应遵照的主要规程、规范与标准有：

1、GB1208-2006《电流互感器》。

2、GB208401-2010《互感器通用技术要求》。

3、GB/T11021《绝缘等级》。

结束语

电流互感器发热的原因较多，涡流引起的发热是其中之一，电流互感器长期存在涡流可能导致电流互感器烧坏，消除涡流是解决电流互感器发热的有效办法，宝瓶水电站机组电流互感器支撑板使用不锈钢材料后，电流互感器及柜体的温度明显降低，符合国家标准。