大電流導體附近鋼構架的發(fā)熱.doc

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1、大電流導體附近鋼構架的發(fā)熱大電流導體(母線)附近存在強大的交變磁場，位于其中的鋼鐵構件(例如，絕緣子的金具、支持構件中的鋼梁、防護遮欄的鐵桿或網(wǎng)板、混凝土中的鋼筋、金屬管路等)，將由于渦流和磁滯損耗而發(fā)熱。如果鋼構件形成較大尺寸的閉合回路，還會感應產生環(huán)流、引起很大的功率損耗和發(fā)熱。當導體電流大于4000一5000A，其附近鋼構件的發(fā)熱便不能忽視。鋼構件溫度升高，可能使材料產生熱應力而引起變形或使接觸連接損壞?；炷林械匿摻钍軣崤蛎?，可能使混凝土產生裂縫。根據(jù)規(guī)定，鋼構件發(fā)熱的最高允許溫度：①人可觸及的鋼構為70℃；②人不可觸

2、及的鋼構為100℃；②混凝土中的鋼筋為80C。一、母線磁場中簡單鋼構的布置與發(fā)熱通有電流Ib的圓形的長直導體(母線)，當周圍沒有鋼構時，距母線軸線d處(見圖1—13＞的磁場強度Ho和磁感應強度Bo為Ho=Ib/2πd(A／m)Bo＝μoHo(T)式中μo——真空或空氣的磁導率，μo＝4π×10-7H／m。當鋼構處于恒定磁場中時，由于鋼的磁導率μ〉〉μo，故鋼構的磁阻遠小于同樣尺寸空氣磁路的磁阻，而磁通總是企圖通過磁阻最小的路徑，這就使母線周圍磁場發(fā)生畸變。因為鋼構中的磁位降Hl低于無鋼時的磁位降Hol,所以鋼構中的H小于Ho。

3、鋼構內部的H＜H。的現(xiàn)象，稱為鐵磁物質的去磁作用。在交變磁場作用下，鋼構中將產生渦流，而渦流所產生的磁場又反過來削弱原有磁場，使去磁作用進一步加強。由于μ〉〉μo，鋼構中的集膚效應十分顯著，使鋼構中的渦流都集中在鋼構表面的薄層內，在薄層中呈現(xiàn)很大的電阻，使渦流損耗發(fā)熱成為鋼構發(fā)熱的主要原因，而磁滯損耗只占發(fā)熱的很小部分。鋼構中的損耗和發(fā)熱與鋼構表面的磁場強度有關。在實際母線裝置中，鋼構的形狀、大小和布置方式是多種多樣的，而且互有影響(屏蔽作用)，因此，磁場分布、損耗和發(fā)熱情況有很大差別。二、減少鋼構損耗和發(fā)熱的措施‘在發(fā)電廠中

4、，為了減少鋼構損耗和發(fā)熱，常采用以下一些措施。(1)加大鋼構和載流導體之間的距離。該距離加大后，能使鋼構表面磁場強度減小，因而可降低渦流和磁滯損耗。(2)斷開載流導體附近的閉合鋼構回路并加上絕緣墊。這樣就能消除感應電動勢產生環(huán)流。對于包圍載流導體的閉合鋼構(應避免采用)，可將其割開，并以非磁性材料(如銅)焊補。(3)采用短路環(huán)屏蔽。如圖1—14所示，在垂直于母線軸線的鋼構中磁場強度最大的地方，用電阻率小的銅或鋁作短路環(huán)，緊包在鋼構上，利用短路環(huán)中的感應環(huán)流削弱鋼構中最熱處的磁場。短路環(huán)中雖有電流流通，但因其電阻小，發(fā)熱并不顯著

5、。(4)采用分相封閉母線。如圖l—15所示，每相母線分別用鋁質外殼包住。外殼上的渦流和環(huán)流能起雙重屏蔽作用，使殼內和殼外磁場均大大降低，從而使附近鋼構發(fā)熱顯著減低。