滤波装置用铠装电缆放炮原因的分析.pdf

第十七届中国过程控制会议论文集 滤波装置用铠装电缆放炮原因的分析 周艳丽 , 伍小杰 （中国矿业大学信电学院，江苏 徐州 221008） 摘要：对于连接有载调压整流变压器滤波补偿装置各部分之间的单芯铠装电缆金属屏蔽层和铠装层的发 热和放炮现象，本文主要从单芯铠装电缆感应电动势引起的金属屏蔽层环流损耗和铠装层涡流损耗两方 面进行了分析，找出引起故障的主要原因。 关键词：滤波装置；单芯铠装电缆；屏蔽层；涡流损耗；环流损耗　 0 引 言 山东某电解铝厂拥有 5 套容量为 84580kVA 的整流机组。每套机组由一台调压变压器、两台整流 变压器和第三绕组组成。由于整流机组中大功率电解电源产生谐波，厂方于 2003 年在补偿绕组侧投入 滤波补偿装置以解决谐波问题，滤波补偿装置由滤波电容器、滤波电抗器、放电线圈等组成单调谐滤 波器。滤波补偿装置投入使用后，有效的降低了系统的高次谐波,提高了系统的功率因数，但用于连接 滤波补偿装置各部分之间的铠装电缆屏蔽层出现发热现象，电抗器和电容器之间的单芯铠装电缆发生 多次放炮，电缆芯与屏蔽层之间短路，造成单相接地故障，严重影响正常生产，且单相接地故障易引 起滤波补偿装置发生谐振，对安全生产有较大的隐患。 滤波装置中铠装电缆屏蔽层和铠装层的发热及放炮的主要原因是铠装电缆中存在较大的能量损 耗，其能量损耗一般可分为两类[1]：电缆的金属屏蔽层、铠装层两端接地时，金属屏蔽层、铠装层环 流引起的损耗；电缆内流过交流电时,在金属屏蔽层、铠装层引起的涡流损耗。涡流损耗存在于单芯和 三芯电缆中，与是否接地及接地方式无关。下面分别对这两类损耗建立模型并加以分析。 1 环流损耗 文献[2]指出当单芯铠装电缆导体内流过交变电流时，其金属屏蔽层上会产生感应电动势，电势 过高易出现安全问题。铠装层接地能有效解决感应电压问题，但铠装层两端同时接地会出现环流，环 流引起损耗。对环流损耗的分析本论文以分析连接滤波电容器和滤波电抗器的三相回路中铠装电缆的 金属屏蔽层为例，分析三相回路中单芯铠装电缆以等边三角形方式敷设时和以平行直线方式敷设时金 属屏蔽层的环流损耗。 ⑴三相回路中单芯铠装电缆以等边三角形方式敷设 三相回路中铠装电缆导体损耗为 2 W C I =× R (1) 式中 I ——铠装电缆导体电流 R ——铠装电缆导体电阻 [3] 铠装电缆的金属屏蔽层环流损耗因数 为 R 1 λ s （2 ） 1 R Rs 2 1+ ( ) X 式中 Rs ——在最高工作温度下金属屏蔽层的电阻 作者简介：周艳丽 (1975-)，女，江苏徐州人，硕士研究生，电力电子与电力传动. 372 第十七届中国过程控制会议论文集 X—— 电缆金属屏蔽层的电抗， ?7 2s X 2ω10 ln( ) d s ——所考虑的带电段内各导体轴线之间的距离 d ——金属屏蔽层的平均直径 [3] 金属屏蔽层的环流损耗为 W S λ 1 =× WC