如何在电气工程中防止电涡流的危害

浅析地铁隧道风机的配电及控制方案
秦 岭 （ 中铁二院工程集团有限责任公司地铁院， 成都市 ６１００３１） Ｉｎｉｔｉａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｐｏｗｅｒ Ｄｉｓｔｒ ｉｂｕｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒ ｏｌ Ｓｃｈｅｍｅ ｆｏｒ ｔｈｅ
Ｆａｎｓ ｉｎ Ｓｕｂｗａｙ Ｔｕｎｎｅｌ Ｑｉｎ Ｌｉｎｇ （ Ｍｅｔｒｏ Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ Ｅｒｙｕａｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．， Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００３１， Ｃｈｉｎａ）
参考文献
１ 周展刚． 单芯电缆因保护套管发热烧毁原因探讨． 电线电缆． １９９０ （ ３） ： ５７．
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浅析地铁隧道风机的配电及控制方案 （秦岭） ２８３
Hale Waihona Puke 三相或单相的交流单芯电缆不仅不可以单独穿于 一根钢导管内， 而且不能用金属铠装的单芯电缆， 也 不可以单独敷设于一个带盖板的封闭式金属桥架内， 或紧贴大的金属体敷设 （ 如交流单芯电缆盘放在某船
金属甲板上， 上盖木板， 由于电缆在金属甲板上产生 电涡流造成发热， 点燃了木板造成火灾） 。都是为了 防止电涡流的产生。
配至三相电动机的无中性线的三相电缆可以穿于 钢导管内， 因为三相电动机在正常工作时三相是平衡 的， 产生的磁场的矢量和为零， 所以不会产生电涡 流。
在实际工程中， 考虑大直径的三相电缆不好穿 线， 有时设计往往采用单芯的两根相同直径的电缆并 联连接， 规范也是允许的， 切记并联的电缆要求同截 面、同长度。
Ａｂｓｔｒ ａｃｔ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｔｈｅ ｔｕｎｎｅｌ ｆａｎｓ ｉｎ ｓｕｂｗａｙ， ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｏｆ ｈｉｇｈ ｐｏｗｅｒ ａｎｄ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ ｆｏｒｍｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｕｎｎｅｌ ｆａｎｓ ｉｎ ｓｕｂｗａｙ， ｈｏｗ ｔｏ ｓｅｌｅｃｔ ｔｈｅ ｓｃｈｅｍｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｔｈｅ ｔｕｎｎｅｌ ｆａｎｓ ｉｎ ｓｕｂｗａｙ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｅｘｐｏｕｎｄｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．
直流的单芯电缆单独穿于一根钢导管内， 直流电 也会在电缆周围产生磁场。但直流电产生磁场是不会 发生变化的， 所以不会产生电涡流。
交流单芯电缆在封闭式电缆金属桥架内敷设时宜 采用品字形方式， 所用电缆夹具宜采用铝合金等不构 成磁性闭合回路的夹具。也是为了防止在封闭式电缆 金属桥架内产生电涡流。
在电气工程施工中， 为了防止电涡流的产生， 交 流单芯电缆在穿管时应采用塑料管等非铁磁性管材。
１ 隧道风机的负荷等级
《地铁设计规范》（ ＧＢ ５０１５７ － ２００３） 第 １４ ． ５ ． １ 条规定： “一级负荷： 应急照明、变 电所操作电源、 火灾自动报警系统设备、消防系统设备、消防电梯、 地下站厅站台照明、地下区间照明、排烟系统用风机 及 电 动 阀 门 … … 。” 隧 道 风 机 在 区 间 和 车 站 处 于 火 灾
关键词 电气工程 电涡流 电磁场 三相交流 电
理论上， 三相交流电在每相平衡时， 其总电流矢 量和为零， 所产生的磁场的矢量和为零。三相电缆穿 钢管敷设通过三相平衡交流电时， 不会在钢导管产生 变化的磁场， 不会产生电涡流。
三相或单相的单芯电缆会在电缆周围产生交变的 磁场， 变化的磁场作用于外护钢管上 （ 钢管是一个闭 合的导体） ， 产生的感应电流， 称为电涡流。电涡流 会造成大量的电能损耗， 还会造成钢管发热， 严重时 甚至烧坏电缆。变压器和电机采用叠合的硅钢片制
Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ Ｓｕｂｗａｙ Ｔｕｎｎｅｌ ｆａｎ Ｐｏｗｅｒ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ
摘 要 从地铁隧道风机的配电及控制两个环节 入手， 结合隧道风机功率大， 布置形式多样的特点， 介绍了地铁隧道风机配电及控制方案的选择。
关键词 地铁 隧道风机 配电及控制
近年来， 城市轨道交通— ——地铁蓬勃发展， 而地 铁隧道风机大多位于地铁车站或区间等不同地点， 因 此其供电及控制方案也呈现出复杂多变性。笔者就地 铁工程中 “隧道风机的供电及控制”的几种方案作一 些简要的分析。
某工程设计从配电房至旧办公楼之间敷设 电缆，! 由于旧办楼预留的套管弯曲半径太小!， 大直径的电缆 穿不进去， 设计采用 ８ 根 ３００ ｍｍ２ 单芯电缆， 穿 ４ 根 ＤＮ １５０ 镀 锌 钢 管 （ 即 每 两 相 两 根 电 缆 穿 一 根 钢 管 ） 室外埋地敷设， 《建筑电气工程施工质量验收规 范》 第 １５． １． １ 里 只 规 定 了 三 相 或 单 相 的 交 流 单 芯 电 缆 ， 不得单独穿于钢导管内。但三相中的两相的两根电 缆， 电流的矢量和不为零， 会产生交变磁场， 也会 在钢导管内产生电涡流。经监理方建议， 设计修改 为电缆沟敷设电缆， 既便于施工， 又防止了电涡流 产生， 将来增加电缆时， 敷设也不用破砼地面， 节 省了综合费用。
Ａｂｓｔｒ ａｃｔ Ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｄｄｙ ｃｕｒｒｅｎｔ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ． Ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｅｘａｍｐｌｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｈａｚａｒｄｓ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｅｄｄｙ ｃｕｒｒｅｎｔ， ｔｈｅ ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ ｖｉｅｗｐｏｉｎｔｓ ａｒｅ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ： ① Ｓｉｎｇｌｅ ｃｏｒｅ ｃａｂｌｅ ｍｕｓｔ ｎｏｔ ｂｅ ｌａｉｄ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｔｈｒｏｕｇｈ ｍｅｔａｌｌｉｃ ｐｉｐｅｓ， ｂｕｔ ａｌｓｏ ｓｅｐａｒａｔｅｌｙ ｌａｉｄ ｉｎ ｅｎｃｌｏｓｅｄ ｍｅｔａｌｌｉｃ ｂｒｉｄｇｅ ｔｒａｙ ｏｒ ｌａｉｄ ｂｙ ｃｌｉｎｇｉｎｇ ｔｏ ｌａｒｇｅ ｍｅｔａｌｌｉｃ ｂｏｄｙ ｓｏ ａｓ ｔｏ ａｖｏｉｄ ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ ｅｄｄｙ ｃｕｒｒｅｎｔ ｔｏ ｂｕｒｎ ｕｐ ｔｈｅ ｃａｂｌｅｓ ｏｒ ｅｖｅｎ ｏｎ ｆｉｒｅ． ② Ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅ ｌｏａｄｓ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｂａｌａｎｃｅｄ ａｓ ｐｏｓｓｉｂｌｅ ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｒｉｓｅ ｏｆ ｍｅｔａｌｌｉｃ ｏｕｔｅｒ ｓｈｅａｔｈ ｄｕｅ ｔｏ ｅｄｄｙ ｃｕｒｒｅｎｔ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｂｙ ｕｎｂａｌａｎｃｅｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｈａｒｇｅ．
２６ Ｊ ｕｎ． ２００８ Ｖｏｌ． ２７ Ｎｏ． ６ ２８２
造， 就是防止产生电涡流。 《建筑电气工程施工质量验收规范》（ ＧＢ ５０３０３ －
２００２） 第 １５． １． １ 条规定： “三相或单相的交流单芯 电缆， 不得单独穿于钢导管内。”就是防止电涡流的 危害。第 １５． １． ２ 条规定： “同一交流回路的电线应 穿于同一金属导管内”， 其目的也是为了防止涡流 效 应。同一回路是指同一个控制开关及保护装置引出的 线路， 包括相线和中性线。如在某工程中， 交流单芯 电缆单根穿于钢导管内， 由于闭合磁路感应涡流使 钢管发热， 以致有数十根电缆因此烧毁 ［１］。
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ＢＵＩＬＤＩＮＧ
２ ０ ０ ８ 年第 ６ 期 ＥＬＥＣＴＲＩＣＩＴＹ
如何在电气工程中防止电涡流的危害
刘 兵 （ 广州南航工程监理有限公司， 广州市 ５１０４０６） Ｈｏｗ ｔｏ Ｐｒ ｅｖｅｎｔ ｔｈｅ Ｈａｚａｒ ｄｓ ｆｒ ｏｍ Ｅｄｄｙ Ｃｕｒ ｒ ｅｎｔ ｉｎ Ｅｌｅｃｔｒ ｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒ ｉｎｇ Ｌｉｕ Ｂｉｎｇ （ Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｓｏｕｔｈｅｒｎ Ａｉｒｌｉｎｅｓ Ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ ｏｆ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．， Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０４０６， Ｃｈｉｎａ）
三相电缆在各相负荷不均衡， 或某相线路存在问 题时， 都会造成电流矢量和不为零， 所产生的磁场矢 量和不为零， 也会产生磁场， 也就相应产生电涡流。 如在某工程中， 由于三相不平衡， ４ 根 ３００ ｍｍ２ 单芯 电缆， 其中一根电缆与其它电缆电流相差 １００ Ａ， 造 成镀锌钢制电缆桥架温度达 ６０℃， １０ ｋＶ 以下交联电 缆 极 限 工 作 温 度 为 ９０℃。 经 监 理 、 设 计 和 电 缆 厂 家 共同商讨后， 认为温度仍是电缆的正常工作范围。但 对电缆的三相进行了调整， 保持了三相的平衡， 电缆 桥架不再发热。三相交流电三相只要不平衡， 就会在 金属套管和桥架中产生电涡流。当然， 三相完全平衡 是不容易做到的， 轻微的失衡产生的电涡流不致于造 成危害。
Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｅｄｄｙ ｃｕｒｒｅｎｔ Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄ Ｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅ ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ ｃｕｒｒｅｎｔ
摘 要 分析了电涡流产生的原理， 结合电涡流 造成危害的实例， 提出： ①单芯电缆不得穿金属管敷 设， 也不得单独敷设于封闭式金属桥架内或紧贴大的 金属体敷设， 以避免产生电涡流烧毁电缆， 引起火 灾。②三相负荷应尽量平衡， 以降低因负荷不平衡产 生的电涡流引起的金属外护套的温升。