1、 栏 日 编 辑 肖 朝 晖 鼻 电气时空 并联 交流 X 电缆异常发热情况分新 湖南省电力公司超高压管理局唐信刘卫东张欢许继柔性输电系统公司 何青连 直流融冰技术作为一种新型有效的除冰方式克服了 交流融冰方式的技术限制，已在电力系统中得到应用。 2009年1月使用移动式直流融冰装置对500kV复兴变 电站复沙I线50kin的4300架空线路进行了模拟融冰 试验，试验线路在3200A大电流运行半小时后线路温升 约为20，且融冰设备运行正常。但采用红外热像仪对融 冰设备进行温度监测时，发现换流变压器与换流阀之间 的连接电缆存在过热且温度分布不均现象其中相间相 邻的几根发热较为严重，部分电缆外绝缘
2、温度已达到 80cc以上。因此。必须找出造成电缆发热异常的原因并 提出解决或优化措施，否则在长时间大电流运行的情况 下有烧坏电缆的可能。 1 直流融冰试验方法 图l为直流融冰装置的示意图。35kV交流电源经过 整流变压器(三绕组变压器，Yy0一d11型式)后，变成整流 阀需要的2组相位差30。的三相交流电压经整流阀l2 脉波整流后，得到线路融冰所需要的直流融冰电源。 线路 融冰试验时变压器至整流阀柜体的连接电缆每相采 用6根并联并列放置，共36根以S型并列放置于地面。 该电缆型号为YJV一1X240，额定电流为650A。 2 电缆过热且温度分布不均现象 试验过程中采用红外成像仪对融冰装置进行温
3、度监 测发现了并联交流电缆过热且温度分布不均的现象。此 大众。 9 i 时融冰装置直流输出电流为3200A，而实际流过每根并 联交流电缆的交流电流是435A左右，远小于电缆的额定 电流。电缆的发热呈现一定的规律，同一相的6根电缆， 中间放置的电缆温度较低，而两边的电缆温度很高，不同 相相邻的电缆发热较为严重。 3原因分析 31 电缆直流电阻及接触电阻 造成电缆分流不均的原因有可能是电缆的直流电 阻、接触电阻或交流阻抗不同造成。因此对Yy0连接组的 二次侧并联连接电缆的直流电阻进行了测试，其中A相 6根电缆的测试数据如表1所示。 表1 并联电缆直流电阻与接触电阻 表1中，R。代表电缆与变压器侧接
4、头接触电阻，R2代 表电缆与阀侧接头接触电阻，R，代表电缆直流电阻，YA1 代表Y1Ir0连接组A相第一根电缆。从测量结果看，电缆两 头接触良好，电缆直流电阻很均匀，电缆长度相同，排除 了由于电缆接触部位接触不良或本身电阻不同而造成局 部过热问题。 32相阃磁场感应 同一相的6根并联电缆的缆芯中存在另外两相磁场 所造成的相间感应电流，该电流的分布规律是两边的导 体感应电流较大，而中间的导体内感应电流较小。对于融 冰装置换流变与换流器连接的6根电缆举例来说，相间 磁场感应将会造成两边电缆发热严重。 33 高频效应、邻近效应和集肤效应 整流器是直流融冰装置的关键组成部分之一，整流 器回路内开关元件
5、有规律地开通与关断将产生一定的高 次谐波。对于本次试验中的l2脉动整流电路而言，变压 器一次侧任一相中均含有12N+l(N=I，2，3，)次特征 谐波电流。而对于二次侧的每一个三相全控桥整流电路 而言，每一相6根并联的交流连接电缆中均含有6Nl (N=I，2，3，)次特征谐波电流，而且n次谐波电流是 直流输出电流的0781 n倍，当融冰装置输出直流电流 为3200A时其中的5次谐波电流就达5ooA，l1次谐波 也有220A。 当导体处于交变的电磁场中。由于电磁感应使电流 或磁通在导体中分布不均，越接近表面处电流密度或者 磁通密度越大。电流频率越高，集肤效应越显著。 相互靠近的导体中流过交流电流
6、时。每一个导体不 仅处于自身电流产生的磁场中，同时还处于其他导体产 生的磁场中这时各个导体中电流的分布和它单独存在 时不一样，会受到邻近导体的影响，具有邻近效应。电流 频率愈高，导体靠得愈近，邻近效应愈显著。邻近效应和集 肤效应是共存的，它会使导体中电流的分布更加不均。 对本次试验中的融冰装置而言，电流流过并联电缆 时，其热效应会引起电缆发热，其大小由公式(1)决定： p=IZR (1) 其中I为回路电流的有效值，R 是导体的交流电阻， 用公式(2)表示： R =k Rdc=(1+k +k )R也 (2) 式中： k。一交流电阻和直流电阻的比值。也叫附加损耗系 数： k 集肤效应引起的电阻增大
7、系数； k 邻近效应引起的电阻增大系数； R广导体的直流电阻。 本次试验中融冰装置电流很大，高次谐波电流也大， 加上现场电缆的摆放位置关系，因而造成了k值较大，而 不同相的相邻两根电缆k 值最大。另外，电缆屏蔽导体层 上也会受到邻近效应的作用，也会引起发热。 综上所述，造成换流变与整流阀间连接电缆过热且 温度分布不均的原因，应为不同相电缆间的磁场感应、电 流高频效应、导体的邻近效应和集肤效应。 4解决办法 41临近效应的解决办法 临近效应主要是由于导体相邻较近，电缆流过电流 产生的磁场相互作用产生的，其大小随着相邻距离的增 大而减小，因此，为保证不同相的电缆之间的临近效应尽 可能小，在现场条件
8、允许的情况下就应该尽量拉开不同 Iilns电气时空一 相电缆之间的距离。 42相间磁场感应和集肤效应的解决办法 为减小相间磁场感应和集肤效应的影响，可以采用 在连接电缆的中点位置采用换位方式解决这一问题，即 同相连接的6根电缆进行“13”和“46”换位换位的目 的保证并联电缆的内外侧电缆都通过电流产生的强磁 场区和弱磁场区。这样达到并联导线的均流效果。如图2 所示 图2同相连接电缆的换位 采用“电缆换位”方式时，如果电缆在交叉点上产生 过热，可以采用垫木块的方法将电缆隔开，保证电缆有良 好的散热条件。 43电流高频效应的解决办法 在高次谐波发生处即整流阀电源侧加装滤波装置以 解决电流高频效应，该方法技术上可行，但会造成成本 增加。 5 结论 (1)为降低临近效应、相间磁场感应和集肤效应对电 缆发热的影响，必须处理好连接电缆的摆放位置。对于不 同相的电缆应尽量分开放置，对于同相的电缆可考虑交 叉放置。 (2)直流融冰装置在电源输入侧将产生高次谐波电 流，导致电缆发热严重，可考虑加装滤波装置。一 ，蝴宙 栏 日 编 辑 、 肖 朝 晖
