电气工程涡流问题的分析

科技资讯 SC I EN C E &TE C HN O LO G Y I NF O R MA T IO N 动力与电气工程1 10kV电力电缆施工中的常见问题1.1涡流问题在电力电缆施工过程中,施工形式多种多样,如采用钢支架、架空敷设、电缆一卡敷设及钢质保护管等,但是无论哪种施工形式,在电力电缆周围形成钢性闭合回路的过程中,均会有涡流产生,尤其是在大电流电力电缆的情况下,更容易出现涡流问题。

如在一段约为0.5km的10kV架空电缆的施工过程中,以钢绞线作为主要的架空支撑物,然后通过电缆卡子将电缆固定好,但是最后在进行投运的过程中却出现了接地故障,经过认真检查及分析,发现其原因在于电缆卡子与钢绞线形成了闭合涡流回路,起热后烧坏了电缆绝缘层,从而导致接地故障的发生。

据分析试验,在电缆卡子与钢绞线的结合处使用绝缘层进行隔离后,涡流现象不现再产生,在以后的运行过程中也未有类似的故障出现。

因此,在进行电力电缆施工时,必须采取切之可行的措施,防止电缆周围形成阻止钢(铁)性闭合回路,以免出现因电力电缆而引发的涡流问题。

1.2机械性损伤问题由于10kV电力电缆有着较大外径(使用截面不超过240mm),对转弯半径有着极其严格的要求(交联电缆弯曲半径至少应为电缆直径的15倍),因而使得运输、敷设的难度有所增加。

在电缆施工过程中,倘若转弯角度过大,其导体内部将会出现机械损伤问题,一旦机械损伤因被电缆绝缘层覆盖的缘故而无法发现时,即使通过测量回路电阻、绝缘和泄露试验等方式也难以将其缺陷发现出来,那么在运行的过程中则会因受损处过热而大大降低电缆绝缘强度,从而发生故障。

有时在运行过程中会时常发生电缆头故障,究其原因主要在于电缆头的制作,三根长度一致的电缆头在与设备进行连接时,由于受地形的影响,加之,中相的电缆头偏长且成拱形,电缆头根部受损伤后会有电能放出,这时要连接不同设备需对中相电缆头的长度进行适当地缩短,才能确保三相的电缆头不受外力的影响。

母线涡流的解决方法
母线涡流是电力系统中常见的问题，它会导致能量损失和设备过热，严重影响系统的稳定性和可靠性。

因此，解决母线涡流问题对于电力系统的正常运行至关重要。

下面将介绍一些解决母线涡流问题的方法。

首先，可以采用合适的材料和设计来减少母线涡流。

通过选择低电阻率的材料和合适的截面形状，可以降低母线的电阻，从而减少涡流损耗。

此外，设计合理的散热结构也可以有效降低母线的温升，减少涡流损耗。

其次，采用合理的敷设方式和布线设计也可以减少母线涡流。

通过合理的敷设方式和布线设计，可以减小母线的电感，降低涡流损耗。

此外，还可以采用多层布线或者采用扁平线等设计来减小电感，从而减少涡流损耗。

另外，采用合适的绝缘材料和绝缘方式也可以有效减少母线涡流。

合适的绝缘材料和绝缘方式可以降低母线的电容，减小电流的回路面积，从而减少涡流损耗。

此外，还可以采用涂覆绝缘或者采用绝缘套管等方式来提高母线的绝缘水平，减小绝缘介质损耗，进
一步减少母线涡流。

综上所述，通过合适的材料和设计、合理的敷设方式和布线设计、以及合适的绝缘材料和绝缘方式，可以有效减少母线涡流问题，提高电力系统的稳定性和可靠性。

在实际工程中，需要根据具体情
况综合考虑各种因素，采取综合措施来解决母线涡流问题，确保电
力系统的正常运行。

浅谈涡流在开关柜中的影响及改善措施摘要：本文简介了涡流产生的原理，重点阐述了涡流在开关柜中产生的温升、振动及其他影响。

并针对其产生原因，提出在开关柜设计中如何抑制涡流的产生。

关键词：涡流；开关柜；温度；材料。

一、前言涡流是一种特殊形式的电磁感应现象。

如图1所示，在整块铁心上绕有一组线圈。

当线圈中流过变化的电流时，就会在铁心内产生变化的磁通Φ，从而在铁心内产生感应电流，如图1中虚线箭头所示。

这种由于电磁感应而在铁心内部产生的闭合的、漩涡状的感应电流称为涡流。

在大部分的情况下，涡流的产生对电气设备是有害的。

涡流在铁心中流动时使铁心发热，引起不必要的能量损耗，这种损耗称为涡流损耗，它与磁滞损耗合称为铁损耗。

过热会影响到电气设备的绝缘寿命，此外，涡流还具有削弱原来磁场的作用，即去磁作用。

以上这些对电气设备都是不利的。

二、涡流分析在开关柜中，一次电路母线部分可以等效成一匝线圈，其中间穿越的支撑件及板件则可以等效成铁心。

我们知道，涡流的大小与导体的外周长，交变磁场的频率，及一次电流、电压的大小有关，而开关柜中母线的电流都较大，故能产生较大的涡流。

涡流在开关柜中产生的主要影响有发热及振动。

1、发热金属切割交变磁力线而在金属内部产生涡流，使金属内部原子高速无规则运动，原子互相碰撞、摩擦而产生热能，从而致使金属出现温升。

如果该金属的电阻率小，则涡流很强，产生的热量就很大。

2、振动柜体的振动是由于涡流的存在。

开关柜中有各种隔板，而考虑到机械强度及制作方便，隔板一般都采用钢板制作。

而有些隔板与母线靠得较近，根据左手定则可以得知，隔板与母线之间存在着相互的电磁力作用。

而母线中电流是随着时间的变化而变化的，所以它们之间的作用力大小也随之变化。

再者，隔板都存在一定的弹性，所以振动就产生了。

同理，涡流越大，振动幅度就越大。

三、抑制涡流既然上面提到的发热及振动对于开关柜的运行都是不利的，那么，在开关柜设计中，就要根据涡流产生的原理及其特点，采取适当措施以抑制涡流的产生。

电气工程中电涡流引起的危害和防范措施发表时间：2020-07-31T09:42:50.247Z 来源：《中国电业》2020年3月第7期作者：张颖[导读] 电气工程是当前一项十分重要的工程之一，在社会各个领域当中，都得到了十分广泛的应用，并且发挥着重要的作用。

摘要:电气工程是当前一项十分重要的工程之一，在社会各个领域当中，都得到了十分广泛的应用，并且发挥着重要的作用。

而在电气工程当中，由于一些因素的影响，可能会产生电涡流，从而对系统的运行状态造成影响。

严重时，还可能给造成极大的危害。

因此，在实际工作中，应当认识到电涡流产生的原理，并且采取相应的防范措施，确保电气工程的正常运行。

关键词:电气工程;电涡流;危害;防范措施引言在当前社会中，电气工程的重要性是显而易见的。

而在电气工程的运行当中，也会由于受到一些因素的影响而发生故障，电涡流就是其中一种比较重要的故障类型。

电涡流的产生会给电气工程带来极大的危害，从而产生及其恶劣的影响。

对此，在平常的工作当中，应当对这一方面的问题加以注重，充分认识到电涡流所带来的危害及其产生原理，从而在预防和控制当中，能够取得更为理想的效果。

1电气工程中电涡流的产生在理想的环境中，三相电缆符合始终平均时，每根电缆电流矢量为零，三相电缆的电流矢量总和是为零的，这样就不会有电涡流出现。

可是，我们在实际工作中，这种理想的电流矢量状态是不可能存在的。

我们可以从麦克斯韦理论中得知，只要是有任何细微的电场变化都会引起磁场在空气中发生变化，同样的道理，三相电缆中的每根电缆在通电过程中，都会带动电场的变化，电流在电缆中流动时电场不会没有任何变化，所以空间必定会产生相应的磁场，磁场的矢量和始终不为零，三相电流难以平衡在钢管中相继产生了电涡流，因此得出结论，电涡流不会再电气工程中消失。

电涡流作为感应电流产生于电缆周围，单芯电缆不断产生交变磁场，单芯电缆通常分为三相和单项，不断产生交变电场在形成的闭合导体中，是由于外护钢管的存在。

铁路电力电缆线路涡流的预防措施摘要：根据电磁感应原理，结合铁路系统现场施工情况，详细阐述了涡流的产生原理及危害，针对容易产生涡流的重点施工部位，提出涡流的预防措施。

关键词：铁路电气系统；交变磁场；感应电动势；涡电流；预防1涡流产生的原理我们将交变电流通入被线圈缠绕的大块导体时，线圈就会产生交变磁场，而导体在其周围空间形成了闭合电路。

由于闭合电路里的磁通量在持续发生改变，使得导体的圆周方向产生感应电动势和感应电流，感应电流顺着导体圆周方向形成一圈一圈的漩涡，这种现象被称为涡流现象。

涡流会在导体中产生热量，根据能量守恒定律，所消耗的能量来源于建立交变电磁场的能量，也就是流经线圈中的交变电流，造成压降以及导体发热现象。

我们可以归纳为某一导体的横截面磁场发生变化时，就会在该导体内部产生感应电流，会伴随着发热及压降等现象的产生。

所以电涡流的产生条件一：导体是良好的磁的通路，二：穿过导体的磁场是变化的。

2铁路电力系统涡流的产生及危害现阶段电力系统以交流供电系统居多，电缆中流过时变的电流时，就会以电缆为圆心产生一圈一圈的交变磁场，当电缆附近有导体并且是磁的良好通路，交变的磁场就会在导体中产生电涡流，我们观察到的现象就是导体发热以及压降。

《建筑电力工程施工质量验收规范》中14.1.1规定“同一交流回路的绝缘导线不应敷设于不同的金属槽盒内或穿于不同金属导管内”，此项规定便是为了预防涡电流效应的产生，防止对电力电缆产生直接危害。

因为电涡流会引起金属管发热，同时消耗大量的电能，直接导致电缆被烧坏的严重后果，因此必须采取切实可行的举措，预防铁路电力工程施工中涡流引发的危害。

3铁路电力系统施工中涡流的预防铁路电力的主要作用是为铁路地面设施提供电源，主要提供对象是铁路沿线信号设备、车站、通信信号、旅客服务等设施。

电力系统一旦发生故障，将会引发严重的后果，威胁到铁路运行安全。

而在铁路电力系统施工中，由于施工环境尤为复杂，需要把控各种危险因数，其中电涡流的预防工作就是重点，施工中要在以下几个方面做好预防工作：3.1单芯电缆在选型时须选用非磁性材料铠装。

672013.11/12 电力系统装备Ⅰ □ 阳光电源股份有限公司　罗宣国　魏世民　时晓蕾电气设备中涡流产生的原因及预防措施本文针对电子电气设备中大电流铜排穿板引起涡流从而导致柜体产生温升的原因、危害及预防措施进行了分析，并结合工程中的实例探讨了此类问题的解决办法，为结构设计中避免涡流现象的产生提供了参考。

1 涡流产生的原因及危害1.1 涡流产生的原因a. 电磁感应现象。

穿过闭合回路所围面积的磁通量发生变化时，回路中就有电流产生，这种现象称为电磁感应现象，这种电流称为感应电流，感应电流产生的磁场阻碍原磁通量发生变化。

产生感应电流的条件：导体构成回路，穿过回路所包围面积的磁通量发生变化。

b. 电磁感应定律。

当穿过闭合回路所围面积的磁通量发生变化时，回路中会产生感应电动势，且感应电动势正比于磁通量对时间变化率的负值。

穿过回路所包围面积的磁通量发生变化有两种方式：稳恒磁场中的导体运动，或者回路面积变化、取向变化等，这种方式会产生动生电动势；导体不动，磁场变化，这种方式会产生感生电动势。

由以上两种方式导致回路磁通量变化的直接结果是产生了电动势，这种电动势称为感应电动势。

如果没有构成回路，则没有感应电流，但有感应电动势存在。

磁通量变化是电磁感应的根本原因，产生感应电动势是电磁感应现象的本质。

c. 麦克斯韦电磁场理论。

麦克斯韦电磁场理论引入了场的概念，其核心思想有两点：第一，变化的磁场产生电场，均匀变化的磁场产生稳定的电场，非均匀变化的磁场产生变化的电场，周期性变化的磁场产生周期性变化的电场；第二，变化的电场产生磁场，均匀变化的电场产生稳定的磁场，非均匀变化的电场产生变化的磁场，周期性变化的电场产生周期性变化的磁场。

由上述理论可总结出电和磁的相互关系，即电能生磁，磁也能生电，如图1所示。

由电磁感应定律可知，当穿过闭合回路所围面积的磁通量发生变化时，回路中会产生感应电动势，进而会产生感应电流。

事实上，当大块导体或块状金属放在变化着的磁场中或相对于磁场运动时，在大块导体或块状金属中也会出现感应电流，这是由于大块导体或块状金属导体内部处处可以构成回路。

容易忽视的火灾隐患——涡流在具有交流电感线圈的电气设备发生火灾时，人们习惯从直接通电的线圈部分找原因，看是短路或是超负荷引起的等等，而忽略从铁芯产生涡流方面找原因。

我们遇到这样一个案例：河南某纸厂一位有经验的电工修理电机时，要把漆包线从定槽里拿出来，由于取出来困难，于是他用火烧电机的方法取漆包线。

而修复的电机投入使用时，很快就发热起火，引起了火灾。

这是为什么呢？因为线圈通过变化的电流时，变化的电流产生变化的磁场，变化的磁场切割磁芯，产生感应电动势。

如果铁芯是块状金属，便自成回路，相当于变压器的次极线圈短路。

于是，在铁芯中就形成了沿一定方向的环流。

这种在铁芯中产生的感应电流就叫涡流。

实验和数学分析证明：涡流的损失与电源频率的平方以及磁感应强度最大值的平方成正比。

由于块状的金属铁芯电阻较小，铁芯产生的感应电动势能产生很大的电流，使铁芯很快发热。

它不仅会引起额外的功率损失，消耗电能，而且还会烧毁线圈和电气设备，引起火灾。

为了消灭涡流所造成的火灾隐患，可采用以下几种方法：一、把铁芯变薄、变小。

交流电气设备的铁芯可用0．35毫米或0．5毫米厚的硅钢片或矽钢片叠加而成。

片与片之间互相绝缘，并与其横截面与磁场垂直，把涡流限制在许多狭长截面之中。

在高频电讯工程中，可将铁磁性材料粉碎，表面用绝缘漆包裹加压成型，做成铁粉芯。

这样作用有二：一是把产生的涡流区域分割划小，使各涡流强度减少；二是增加路径，产生较大的电阻，两者都会使涡流减小。

上述用火烧的方法，使硅钢片之间的漆皮破坏，就会增大涡流，造成局部过热，严重时会熔伤，这就是所谓"铁芯起火'。

二、改变铁芯的成分。

在钢里加入0．84．8％的硅做成硅钢片，目的是增加其电阻率；有的铁芯是采用电阻率较大的坡莫合金；还可采用非金属材料一铁氧体，其电阻率更高，能有效地减少涡流。

三、修理工艺要讲究。

例如油开关的角缝处最好用铜，因为铜不导磁，分割铁片减少涡流。

四、穿管敷设要注意。