羅鎮(zhèn)城，賴澤彬，林紹斌，張水龍，王一凡

（中核國電漳州能源有限公司，福建漳州 363000）

0 引言

基于跟蹤及處理某核電廠進線電纜橋架溫度異常升高，并結(jié)合工程實例應(yīng)用對渦流損耗進行研究，希望由此減少核電廠電纜橋架布置不合理的情況，在安裝設(shè)計階段規(guī)范電纜的布置。

1 電纜橋架異常發(fā)熱

運行人員在現(xiàn)場精細化巡檢時發(fā)現(xiàn)LGD（核島交流配電系統(tǒng)）母線進線匯集處A 相與B、C 相之間控制電纜和低壓電纜橋架盒溫度異常，電纜橋架表面最高溫度顯示72.5 ℃，正常溫度為40 ℃左右，且電纜與橋架貼合處有明顯的熔化變形的跡象，橋架附近有明顯的振動聲音。圖1 為高壓電纜進線情況。

圖1 高壓電纜進線

若情況持續(xù)惡化，電纜完全被熔化，則會導(dǎo)致廠變A 的LGD進線電纜B 相接地，廠變A 跳閘，主泵停運，造成停機停堆。

對該現(xiàn)象進線原因分析，是由于在安裝階段，將電纜橋架從進線電纜的相間穿過，由于的廠變A 的進線電纜LGD 的電流較大，相間產(chǎn)生較強的交變磁場，金屬的電纜橋架穿過LGD進線電纜相間的不均勻電磁場，渦流在金屬的電纜橋架上產(chǎn)生熱量，導(dǎo)致電纜橋架溫度異常升高（圖2）。

圖2 電纜橋架溫度異常升高

金屬電纜橋架發(fā)熱的原因分析如下：

三相進線電纜的相間存在較強的交變磁場，任意回路所包圍面積的磁通量都在變化，其內(nèi)部會感應(yīng)出電流，感應(yīng)電流在金屬電纜橋架中形成閉合的回路，由于其流動的形狀呈渦旋，故稱其為渦流，由于金屬電纜橋架的電阻非常小，且相間的交變磁場很強，因此渦流會非常強，使得電纜橋架發(fā)熱嚴重。

任意時刻三相電流總有一相與其他兩相的方向不同，假設(shè)某一時刻A 相與B 相、C 相的電流方向不同，該時刻三相電流的方向如圖3 所示，則三相電流及其產(chǎn)生磁場的方向同圖3。而金屬電纜橋架處于LGD 的A 相與B 相之間，該時刻此處的磁感應(yīng)強度最大，故感應(yīng)電流在金屬電纜橋架產(chǎn)生的渦流最大。而三相進線電纜電流的方向隨時都在變化，故位于進線電纜相間的金屬電纜橋架的渦流發(fā)熱最為嚴重。為了驗證是進線電纜相間的不均勻電磁場導(dǎo)致渦流在金屬橋架產(chǎn)生熱，將拆下的金屬板穿入電纜的相間，經(jīng)過3 min 明顯發(fā)現(xiàn)在同一塊金屬板置于相間的那側(cè)的溫度明顯很高，高于位于三相之外金屬板的另一側(cè)，驗證了由于相間的不均勻電磁場，產(chǎn)生的渦流導(dǎo)致金屬電纜橋架發(fā)熱。

圖3 三相電流及磁場方向

此外，若電纜過負荷運行，經(jīng)過大電流會使電纜發(fā)熱，在電纜比較密集的地區(qū)、電纜溝及隧道通風(fēng)不良處，高壓電纜依托在電纜橋架上，也會因電纜本身發(fā)熱，經(jīng)過熱傳遞將熱量傳遞給金屬電纜橋架，導(dǎo)致電纜橋架溫度異常升高。

2 減少渦流損耗的措施

2.1 增大進線電纜與金屬電纜橋架間的距離

通過加大進線電纜與金屬電纜橋架間的距離，在一定程度上使感應(yīng)在金屬電纜橋架的磁場強度減弱，進而降低感應(yīng)電流在金屬電纜橋架上產(chǎn)生的渦流損耗，降低金屬電纜橋架的發(fā)熱。

2.2 使用電阻率大的金屬電纜橋架材料

對電纜橋架使用的材料進行選擇，應(yīng)該優(yōu)先選擇電阻率偏大的材料，即可使電纜橋架上的回路電阻增大，使感應(yīng)電流的大小有所降低，有效降低金屬電纜橋架上的溫度。

2.3 切斷鐵磁回路

在實際工程的應(yīng)用中，常用的切斷鐵磁回路的方法是在鐵磁回路中開槽，可以在一定程度上避免渦流現(xiàn)象。但開空氣槽會降低原金屬板的強度，可以考慮在開槽處補焊磁導(dǎo)率與空氣相近或磁阻很大的非導(dǎo)磁材料。開槽寬度越大則渦流損耗就會大幅度降低，在強度得到有效保證的情況下，可以盡可能地增大開槽的寬度，如圖4 所示。

圖4 相間開空氣槽

3 結(jié)束語

在核電站電纜安裝設(shè)計階段，要避免電纜橋架從進線電纜相間穿過、也要考慮金屬電纜橋架所要承載電纜的重量和金屬電纜橋架的機械強度，避免電纜將電纜橋架壓垮，嚴格按照電纜敷設(shè)作業(yè)標準執(zhí)行。實踐表明，通過增大進線電纜與金屬板間的距離、使用電阻率大的金屬板材料、選擇磁導(dǎo)率較小、磁阻較高的材料或者不導(dǎo)磁材料，在金屬電纜橋架上開空氣槽等措施能夠有效減少渦流損耗。