110kV母線電壓分析

摘要：某站在進行倒閘操作中，110kV I母線出現(xiàn)電壓異常。經(jīng)分析驗證，是系統(tǒng)電容、母線的電壓互感器中發(fā)生電感，而產生諧振，致使出現(xiàn)110kV I母線電壓異常。經(jīng)過現(xiàn)場破壞諧振條件之后，恢復正常運轉。

關鍵詞：110kV 母線電壓合格率 分析

1 倒閘操作出現(xiàn)故障

在今年寒冬，某站110kV母線倒閘操作，121開關恢復成正常的熱備狀態(tài)（121開關在斷開位置，而兩側的刀閘-3、-1在合位）。圖1為現(xiàn)場的接線情況。

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圖1 某站110kV I段母線接線運行圖

在圖1之中，按照某站制定的操作要求，121線路需要帶電去為110kV I段母線進行充電，之后121開關才能轉化為熱備用狀態(tài)。而就在這項關鍵步驟中，110kV I段母線電壓出現(xiàn)異常情況。

這時的110kVII段母線處于帶電運行狀態(tài)，在123的間隔中只有刀閘與開關，沒有任何線路。這個時候的123-1、123-3為斷開狀態(tài)，123開關也是如此；101-3、101-1為合閘狀態(tài)；100-1、100-2是合閘狀態(tài)；而101、100、121均在斷開狀態(tài)，只有I-9處于合閘狀態(tài)，而此時的I段母線電壓毫無異常。

將121開關合上之時，110kV I段母線出現(xiàn)強烈電暈聲，在主控室中，主控室表盤顯示，換算成一次值，I段母線電壓分別是UAC：60kV；UBC：50kV；UAB：90kV；由此可見，母線間電壓不穩(wěn)定，也不對稱，還出現(xiàn)明顯異常的電暈聲音，這時候直接將121開關拉開，電暈聲響立馬消失。

由于出現(xiàn)異情況，常原因不明確，操作暫停，對故障進行檢查，找到故障源頭。

2 故障檢查處理

100開關檢查（型號為3RG4033-6AD01），開關斷口處并聯(lián)有5只均壓電容。（100開關位置如圖1所示，均壓電容在電路中起到限制開關出現(xiàn)開端過程中斷口恢復電壓的幅值，對開關開端時產生的故障電流有減輕負荷的作用。）

100開關檢查（型號LW25-126），開關的斷口部位，并未發(fā)現(xiàn)并聯(lián)均壓的電容。

將這些開關進行檢測之后，將處于斷位的121開關再次合上，I段母線并未出現(xiàn)電暈情況。

2.1 對以上的檢查結果進行分析，得出以下結論：當電暈出現(xiàn)之時，121、101、100開關都處于斷開位置，因此，不會將電送至母線，但是在121開關中發(fā)現(xiàn)有5只電容，而其他開關中沒有發(fā)現(xiàn)；經(jīng)了解某站的工作情況，以前曾經(jīng)多次使用121類型開關對110kV I段母線進行充電，也沒有出現(xiàn)過母線電暈情況，或者電壓異常等問題。因此，便可以進行初步估計，是由于121開關中的均壓電容出現(xiàn)損壞，才會導致母線電壓有異常情況。

2.2 對121開關均壓電容進行停電，并且采用高壓試驗，來判斷是否由高壓原因或設備故障引起。結果顯示正常，并且在實驗過程中，所有線管的設備都正常。可以排除是由于電氣設備出現(xiàn)故障引起的可能性。

2.3 通過進一步分析，發(fā)現(xiàn)母線中的電壓互感器是電磁型，這個可以成等效電感線圈。一個電感線圈，很可能會和其他的等效電容，發(fā)生串聯(lián)性諧振，比如開關中的均壓電容、123-3開關中的刀閘對地電容等，都可以產生。便可以導致母線中產生異常電壓，從而出現(xiàn)電暈情況。

為了將以上分析進行驗證，必須要再次使用121開關向I段母線進行充電，在充電過程中，采用電容分壓器，對帶電的母線進行檢測，看對地電壓波形、數(shù)值。

以下便是檢測結果：B相對地33.5kV；A相對地84.03kV；C相對地31.52kV。也可以從電容分壓器中的指示波了解，A相的波形出現(xiàn)嚴重的畸形情況，B、C皆為正弦波。在正常運作中，對地電壓應該是在62.96kV左右。將I-9刀閘拉開，并且電磁式的互感器關閉運行，這時候的三相電壓均處于正弦波狀態(tài)，而母線的異常情況也隨之消失。

3 故障原因分析

在電壓減小、電流增大，越接近諧振中心之時，電流表中的電壓功率表會加快轉動速度，這就諧振現(xiàn)象的產生。從上訴的分析和實驗中，可以知道母線出現(xiàn)電壓異常情況，是因為電感和電容之間出現(xiàn)串聯(lián)諧振而產生的，等效電路圖中便可以對串聯(lián)諧振有一定了解。如圖2所示，由于在條件上的限制，對電感、電容的相對值進行實際測試，得出確切數(shù)據(jù)，并且開始定量進行分析，只能在判斷原因之后，做簡單的分析，針對因素進行處理即可。發(fā)生串聯(lián)諧振也是需要在一定的特定條件上才能實現(xiàn)，由于在條件上較為苛刻，容抗便可以等于感抗。元素相關的微小變化，都可能會讓諧振出現(xiàn)變化。

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圖2 110kV異常等效電路圖

由于121-1刀閘A相與母線之間的引線稍短，因此，才會出現(xiàn)對地電容和B、C相有所不同的電容波段出現(xiàn)。而這樣的微小變化，就已經(jīng)滿足了諧振產生的條件，才會導致諧振出現(xiàn)在A相中。PT電感線圈中的等效電感感抗，還與對地電容所產生的容抗（母線對地、123-3刀閘對地而產生的等效電容）也可以抵消一部分，但是依然可以呈現(xiàn)感性，并且與123電容的容抗剛好是相等的情況，才會構成了產生串聯(lián)諧振所需要的條件，在有了基本條件之后，便有了諧振過電壓的情況存在。

諧振過電壓和正常感應所形成的電壓疊加而成，通過母線之時，才會產生畸形高電壓，導致母線出現(xiàn)電暈，而這些異常情況實則因為電壓過高而形成的。電壓值達到82kV以上，而正常運行的母線電壓是63kV，相比之下，要高出很多。而如此超負荷的電壓，會給電壓互感器以及其他的相關設備造成極大的影響，對設備的絕緣體會造成損害，這樣的運行方式，在操作過程中，應該及時進行避免，以免對其他設備也造成影響，那就得不償失了。

而在整個線路中123間隔近期才安裝完成，也正是因為有了123間隔的存在，才會讓整個系統(tǒng)的參數(shù)值都發(fā)生了巨大的變化，這些參數(shù)的變化，也是導致串聯(lián)諧振產生的重要因素。如果123-3的刀閘沒有接入，那么諧振就沒有具備發(fā)生的條件，在使用121開關為110kVI段母線充電之時，也不會出現(xiàn)電壓異常，對其他設備的絕緣也不會造成影響。

121開關在從充電轉為正常熱備用狀態(tài)之時，電壓還沒有出現(xiàn)異常，主要是因為100開關、刀閘在接入之后，兩段母線是連接在一起，母線對地電容發(fā)生了改變，也不會構成諧振發(fā)生所具備的條件。

在諸多因素之下，恰好構成諧振產生所具備的條件，導致諧振產生。諧振產生之后，121開關為I母線充電的電壓已經(jīng)超出標準，才會導致電壓異常情況存在。

所以，在進行設備運行方式倒換之時，對母線充電一定要避免產生諧振的條件：避免電壓互感器提前投入運行。總之，避免產生諧振是電力生產安全的充分必要保障。

4 結語

通過以上分析，在電路運行過程中，設備能否安全運行與產生的電壓息息相關。為避免發(fā)生故障，需對每一個操作步驟嚴密把控，破壞諧振所產生的條件。

在以往的電力施工之中，出現(xiàn)故障之后大家都不會首先考慮諧振問題。畢竟諧振產生需要在一個特定的條件之下，從以上實驗里，可以得知，在電路之中，出現(xiàn)電壓異常情況，有可能是產生諧振而引起，讓相關工作人員再次對諧振引起重視。對未來的電力發(fā)展而言，這也是一個較好的實例，讓相關技術人員能夠對諧振有一個較為直觀的了解。

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