淺析110kV GIS 變電站中電磁感應現(xiàn)象應注意的問題

陳 煒 婁方旭 付 航 龐星宇 楊澤民 鄧 海

（貴州電網(wǎng)有限責任公司貴陽供電局）

0 引言

1831 年法拉第向皇家學會提交的一個報告中把閉合電路的一部分導體在磁場中作切割磁感線運動，導體中就會產(chǎn)生電流的現(xiàn)象定名為“電磁感應現(xiàn)象”；并概括可以產(chǎn)生感應電流的五種類型：變化的電流、變化的磁場、運動的恒定電流、運動的磁鐵、在磁場中運動的導體。1851 年法國物理學家萊昂·傅科發(fā)現(xiàn)一個移動的磁場與金屬導體相交，或是由移動的金屬導體與磁場垂直交會，會在金屬導體中產(chǎn)生電流，這種電流叫“渦流”；對應的磁場變化越快，感應電動勢就越大，渦流就越強。

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，對電力需求的不斷增加，新建電網(wǎng)的規(guī)模逐漸擴大，對網(wǎng)架安全穩(wěn)定性的要求越來越高；在已建的110kV GIS 變電站中發(fā)現(xiàn)部分存在10kV 電容器組正上方布置二次設備保護室情況，保護室電纜溝存在二次接地網(wǎng)，由于10kV 電器組在運行中的電流存在變化，會在10kV 電器組周圍產(chǎn)生變化的磁場，導致二次接地網(wǎng)在磁場中做切割運動產(chǎn)生感應電流，導致二次接地網(wǎng)銅牌發(fā)熱，對與之相連的保護設備接地線產(chǎn)生影響，進而影響保護設備的正常運行。為消除電磁感應對110kV GIS 變電站運行的影響，提高電網(wǎng)運行的可靠性，通過案例分析原因，為已建及新建110kV GIS 變電站提出幾點防范措施以供參考。

1 貴州××供電局110kV ××變電站二次接地網(wǎng)銅牌發(fā)熱案例

1.1 問題發(fā)現(xiàn)

2022 年7 月，貴州×× 供電局在110kV ××變電站新上站域化保護項目驗收過程中，對保護室電纜溝光纜的絕緣及封堵進行檢查時，發(fā)現(xiàn)二次接地網(wǎng)銅牌存在發(fā)熱現(xiàn)象，發(fā)熱附近的光纜外層絕緣受損。

1.2 運行危害

如果二次接地網(wǎng)長期處于發(fā)熱狀態(tài)，可能會造成保護設備實時采樣數(shù)據(jù)波動，對于數(shù)字化變電站緊靠接地網(wǎng)的線纜盒若發(fā)熱，會造成線纜盒內(nèi)二次光纜損壞，存在誤動的風險，甚至引發(fā)火災事故。

1.3 處理過程

通過對接地網(wǎng)進行檢測，發(fā)熱溫度高達70℃，二次接地線有0.03A 的電流。斷開二次接地線，發(fā)現(xiàn)上述發(fā)熱現(xiàn)象依然存在，故排除是二次設備裝置電流引起發(fā)熱。

經(jīng)過多次現(xiàn)場測試分析，結(jié)合變電站樓層結(jié)構分布發(fā)現(xiàn)，主控室正下方（樓下）是10kV 電容器組，如下圖所示。

圖 變電站內(nèi)保護室與10kV 電容器組布置圖

根據(jù)法拉第電磁感應原理，在電容器組運行中電流發(fā)生變化時，電容器組會產(chǎn)生電磁場，穿過二次接地網(wǎng)，二次接地網(wǎng)形成感應電流，導致二次接地網(wǎng)銅牌發(fā)熱。為驗證這個判斷，退出一組電容器組，二次接地網(wǎng)銅牌溫度降到60℃，二次接地線電流降到0.02A，繼續(xù)退出第二、三組電容器，二次接地網(wǎng)銅牌發(fā)熱現(xiàn)象消失，測試接地線已無電流；逐一恢復電容器組運行后，二次接地網(wǎng)銅牌再次發(fā)熱，溫度逐漸升高，二次接地線電流逐漸增大。

綜上分析，可得出二次接地網(wǎng)銅牌發(fā)熱的原因是電容器組正常運行時，由于本身電流的變化會在正上方產(chǎn)生變化的磁場，使二次接地網(wǎng)在磁場中做切割運動產(chǎn)生感應電流引起銅牌發(fā)熱；二次接地線有電流是由于二次接地網(wǎng)中變化的電流產(chǎn)生新的磁場，二次接地線接到二次接地網(wǎng)上，形成了相交，發(fā)生渦流現(xiàn)象，在二次接地線上產(chǎn)生渦流電流。

1.4 處理措施

在10kV 電容器組上方加裝隔磁材料。

2 貢獻成果

1）避免全站二次接地網(wǎng)發(fā)熱，導致設備運行異常，甚至引發(fā)火災事故的風險；

2）避免變電站大面積改造，節(jié)約技改近百萬的資金投入；

3）給電網(wǎng)110kV GIS 變電站設計提供了參考意見，便于相應規(guī)范的修編；

4）這是貴州區(qū)域110kV 變電站首次發(fā)現(xiàn)，為變電運維提供了參考手段，極大地保證了變電設備的可靠運行。

3 結(jié)束語

本文通過對貴州××供電局110kV ××變電站二次接地網(wǎng)銅牌發(fā)熱案例原因進行分析，發(fā)現(xiàn)一次設備10kV 電容器組與保護室布局上，存在間隔距離不足，無隔磁材料，不能消除電磁感應現(xiàn)象對設備運行帶來的運行風險，為保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，解決變電站中電磁感應帶來的運行影響，提出以下幾點建議以供參考。

3.1 運行站

1）在10kV 電容器組上方加裝隔磁材料；

2）10kV 電容器組改造時，可使用占地面積更小的電容器組。

3.2 新建站

1）在設備布局設計上避免保護室正下方安裝電容器組；

2）由于地域影響設備布局不滿足安裝要求的，可經(jīng)過相應專家對該站電容器組產(chǎn)生磁場的影響范圍測試后，在基建環(huán)節(jié)適當增加樓層間距；

3）在項目招標時優(yōu)先使用占地面積較小的電容器組。