探析220kV變電站運(yùn)行操作過程中的過電壓和防范對(duì)策

黃應(yīng)香

（廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司賀州供電局 廣西賀州 542800）

探析220kV變電站運(yùn)行操作過程中的過電壓和防范對(duì)策

黃應(yīng)香

（廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司賀州供電局 廣西賀州 542800）

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)電力工作的質(zhì)量要求也越來越高，220kV變電站運(yùn)行操作過程中，由于操作過電壓或者諧振過電壓等意外情況經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)，所以電氣設(shè)備的正常運(yùn)行就嚴(yán)重受到了威脅，有時(shí)可能會(huì)給電力施工人員帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)、財(cái)產(chǎn)損失，也會(huì)導(dǎo)致人身安全無法得到保障。在此背景之下，本文重點(diǎn)針對(duì)我國220kV變電站運(yùn)行操作過程中的過電壓和防范對(duì)策展開分析，通過問題分析，試圖找到一種科學(xué)、合理、有效的防范措施，保障我國電力企業(yè)的供電穩(wěn)定與安全。

220kV變電站；運(yùn)行操作；過電壓；防范對(duì)策

引言

我國的電力生產(chǎn)應(yīng)用技術(shù)在不斷發(fā)展，由于220kV變電站已經(jīng)成為我國城市電力網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)闹匾獦屑~，所以在220kV變電站的運(yùn)行過程中難免會(huì)發(fā)生諧振過電壓以及操作過電壓[1]等不良情況，大大影響了我國電力系統(tǒng)的正常、穩(wěn)定運(yùn)行，有時(shí)會(huì)對(duì)電力工作人員帶來多種不良的施工安全隱患。

1 220kV變電站運(yùn)行操作過程中的過電壓概述

1.1 變電站過電壓現(xiàn)象

通常來講，220kV變電站運(yùn)行操作過程中的過電壓指的是，在我國的電力運(yùn)行系統(tǒng)中，由于電壓出現(xiàn)過高或者電位上升的現(xiàn)象，導(dǎo)致電力線路的絕緣性不良，因此，電力施工人員會(huì)將電力操作以及電路故障過度時(shí)所出現(xiàn)的一種短時(shí)間的過電壓稱之為操作過電壓。有時(shí)電力施工人員在操作時(shí)由于故障所形成的非線性設(shè)備飽和或者回路自振以及電力參數(shù)發(fā)生的階段性變化等幾種現(xiàn)象所引發(fā)的非線性諧振而產(chǎn)生的過電壓情況又稱之為諧振過電壓。與操作過電壓相比，諧振過電壓現(xiàn)象屬于一種正常的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象發(fā)生時(shí)由于持續(xù)時(shí)間較長，有時(shí)可能會(huì)一直延續(xù)到有新的操作方法導(dǎo)致諧振發(fā)生的條件終止，這種諧振現(xiàn)象才會(huì)消停。在通常的電網(wǎng)運(yùn)行中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)操作過電壓現(xiàn)象，這種過電壓情況一般會(huì)表現(xiàn)為電路負(fù)載發(fā)生突變、電路故障的發(fā)生以及電力線路的分合閘等。

1.2 220kV變電站運(yùn)行中存在的過電壓問題

（1）投切空載變壓器過電壓

投切空載變壓器[2]是變壓器在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中一次繞組接通電源，但二次繞組處于開路的運(yùn)行狀況，這種狀況中形成的電流就被稱之為是勵(lì)磁電流或空載電流，如果切除了空載變壓器的情況下，就會(huì)受到變小空載電流的干擾，斷路器在阻隔電流過程中，較大的游離引力就會(huì)在設(shè)備開關(guān)中產(chǎn)生，此時(shí)需要將電流調(diào)整為零的狀態(tài)，如果電流不為零就很容易導(dǎo)致設(shè)備強(qiáng)制發(fā)生熄弧，此時(shí)這種情況就稱為截流，因此截流現(xiàn)象是投切空載變壓器過電壓形成的重要原因。

（2）母線諧振過電壓

互感器與變壓器之間形成的鐵磁感應(yīng)現(xiàn)象就會(huì)被稱為鐵磁諧振現(xiàn)象[3]，如果分合閘操作時(shí)就會(huì)導(dǎo)致設(shè)備進(jìn)入暫停模式，此時(shí)就會(huì)改變鐵芯狀態(tài)，如果鐵芯一旦飽和就會(huì)導(dǎo)致諧振，所以鐵芯的飽和程度與鐵磁電感強(qiáng)度密切相關(guān)，而鐵芯飽和度也與電壓值有關(guān)，即三相繞組形成的電壓值改變?cè)酱螅F芯就會(huì)越飽和，如果一旦出現(xiàn)過電壓，互感器中的聲音就會(huì)出現(xiàn)異常情況，設(shè)備電壓也會(huì)由此而上升，如果情況十分嚴(yán)重就會(huì)燒壞系統(tǒng)的絕緣線路，因此導(dǎo)致母線電壓互感器的運(yùn)行受到影響。

2 空載變壓器操作過電壓及其防范措施

2.1 原理分析

空載變壓器操作過電壓操作是指，變壓器的電源設(shè)備與變壓器的一次繞組相連接、而二次繞組開路的工作狀態(tài)，當(dāng)變壓器在空載運(yùn)行時(shí)，交流電壓就會(huì)與一次繞組連接，與此同時(shí)，繞組中會(huì)產(chǎn)生一定的電流，這種電流就屬于空載電流，也被稱為花子勵(lì)磁電流。由于這種空載電流很小，所以當(dāng)空載變壓器一旦被切除以及斷路器中的小電流被切斷以后，電力開關(guān)會(huì)產(chǎn)生一種強(qiáng)性的游離作用，此時(shí)的電流就會(huì)出現(xiàn)一種強(qiáng)制的熄孤現(xiàn)象，此時(shí)的電流不為零，這種電流就被視為是截流電流，因此而形成過電壓。

2.2 操作過電壓具體防范措施

電力施工人員在操作空載變壓器的過程中，可以通過以下三種不同的方式防范由于斷路器截流而引發(fā)的操作過電壓情況的出現(xiàn)：

（1）改善鐵芯

通過改善鐵芯可以有效降低鐵芯空載電流的作用力，因?yàn)殍F損電流與磁化電流一同構(gòu)成空截電流，鐵芯損耗會(huì)導(dǎo)致鐵損電流產(chǎn)生，磁化電流就會(huì)導(dǎo)致磁化電流產(chǎn)生，因此可以發(fā)現(xiàn)，鐵芯是變壓器中可以有效降低空載電流的重要因素，只有通過不斷改善變壓器中鐵芯的結(jié)構(gòu)和提升鐵芯的質(zhì)量才能防止操作過電壓的出現(xiàn)，在具體操作中，由于冷軋粒晶的導(dǎo)磁性較高，所以可以通過冷軋晶粒來替代硅鋼片，在對(duì)變壓器進(jìn)行大面積檢修時(shí)，要按照嚴(yán)格的電力施工要求與施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對(duì)變壓器的鐵芯進(jìn)行檢修。

（2）繞組采取糾結(jié)式

在220kV的電網(wǎng)中，通常采用的是芯式變壓器，因此變壓器的寄生電容會(huì)隨著糾結(jié)式繞組的實(shí)際情況不斷增大，所謂的糾結(jié)式繞組是將電氣的上下鄰線匝與繞組中的另一線匝直接相連，這樣可以增大繞組中的縱向電容，匝間電位差的實(shí)際電容也會(huì)進(jìn)一步增大，當(dāng)電路中一旦發(fā)生操作過電阻的現(xiàn)象，起始電壓就可以均勻分布于各線匝之間。

（3）采用帶并聯(lián)電阻的開關(guān)

截流現(xiàn)象出現(xiàn)時(shí)，電感中的磁場能會(huì)轉(zhuǎn)化為電能，從而對(duì)電容不斷進(jìn)行充電，當(dāng)電阻與電力開關(guān)發(fā)生并聯(lián)就可以將磁場能量進(jìn)行有效釋放，截流之前，當(dāng)閉合并聯(lián)電阻的開關(guān)后，開關(guān)并聯(lián)電阻也就斷截，開關(guān)當(dāng)截流之后就可以斷開，從此電感中的電勢(shì)就會(huì)對(duì)電阻產(chǎn)生一定的電流，此時(shí)電感中的磁場能量就會(huì)完全被損耗。

3 母線系統(tǒng)諧振過電壓的分析及其防范措施

3.1 倒閘操作

在倒閘操作時(shí)必須保證倒閘操作的科學(xué)性，如果母線發(fā)生停電現(xiàn)象，應(yīng)該事先斷開母聯(lián)斷路器，后拉TV隔離開關(guān)，在送電時(shí)要按照相反的順序進(jìn)行操作，如果電源在向母線升壓過程中，要先合上斷路器之后再進(jìn)行升壓操作，升壓結(jié)束停電后，將電壓降至零，然后再將斷路器拉下，當(dāng)操作時(shí)可能由于母線差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作而出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象從而引發(fā)母線斷電。在上述操作過程中，電力施工都會(huì)有明確的施工流程規(guī)定，施工人員必須要避免電磁式電壓互感器以及斷路器的端口電容產(chǎn)生鐵磁諧振現(xiàn)象發(fā)生。當(dāng)發(fā)生鐵磁諧振現(xiàn)象時(shí)，電力人員要立即采取一定的措施終止鐵磁諧振的條件發(fā)生，例如可以切斷諧振回路的電源以及改變一次接線的方式都可以有效破壞諧振條件。此外，還可以在具體的操作中采用增加電容的措施，不斷增加電力系統(tǒng)中的電容，另外，還可以通過裝設(shè)消諧振裝置以及短接TV開口三角形繞組的方式，模擬操作相關(guān)流程[4]如表1所示（僅供參考）。

表1 變電站倒閘操作模擬流程表

3.2 其他措施

①避免操作過電壓。在進(jìn)行投切空母線操作時(shí)，加強(qiáng)母線電壓監(jiān)測，發(fā)生鐵磁諧振時(shí)，應(yīng)立即合上帶斷口電容器的斷路器，切除回路電容，終止諧振，防止隱患發(fā)展形成事故。②中性接地點(diǎn)。增加母線對(duì)地電容或減少系統(tǒng)中電壓互感器壓中性點(diǎn)接地臺(tái)數(shù)，即增大母線的對(duì)地感抗，從而減少自振固有頻率，避免因系統(tǒng)由東而發(fā)生母線鐵磁諧振過電壓，如：在變電站基建設(shè)計(jì)時(shí)，采用電容式電壓互感器。在進(jìn)行變電站更換電壓互感器時(shí)，也應(yīng)盡量選取電容式電壓互感器。③繼電保護(hù)。針對(duì)具體事故發(fā)生的情況，如在變電站母線發(fā)生單相接地，母差保護(hù)動(dòng)作，母聯(lián)開關(guān)跳閘后，如果主變開關(guān)先于線路開關(guān)動(dòng)作，將不會(huì)引發(fā)諧振。因此，建議將只帶一條出線（線路開關(guān)動(dòng)作搶在主變開關(guān)前動(dòng)作的可能性較大），同時(shí)該出線為不帶電源的負(fù)載線路時(shí)，母線母差保護(hù)動(dòng)作次序調(diào)整為：母聯(lián)開關(guān)首先開斷后，先跳主變開關(guān)，再跳出線開關(guān)。

4 結(jié)束語

綜上所述，之所以會(huì)出現(xiàn)變電壓的現(xiàn)象，是因?yàn)殡妷夯蛘唠妷翰畹牟徽Ｗ兓沟媒^緣體損壞而引發(fā)這種情況出現(xiàn)。針對(duì)不同的操作過電壓狀況應(yīng)該采取合理的措施進(jìn)行科學(xué)有效地進(jìn)行防范，不斷維護(hù)保護(hù)器的安全與評(píng)估絕緣配合的的穩(wěn)定性。所以，積極的掌握220kV變電站運(yùn)行操作過程中的過電壓防范對(duì)策，對(duì)我國電力運(yùn)輸?shù)姆€(wěn)定安全性的提升，以及不斷提高電力供應(yīng)的質(zhì)量具有理論意義和實(shí)踐意義。

[1]李文輝.220kV變電站操作過程中的過電壓分析及控制對(duì)策[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015，35：194.

[2]黃劍橋，王支軍.220kV變電站運(yùn)行操作中的過電壓防范與控制探究[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2015，05：141～142.

[3]溫榮權(quán).220kV變電站在運(yùn)行操作過程中過電壓的防范方法[J].科技與創(chuàng)新，2014，04：36+38.

[4]陶雄武.220kV變電站運(yùn)行操作中過電壓的分析和防范[J].科技與企業(yè)，2014，12：379.

TM864

A

1004-7344（2016）03-0048-02

2015-12-6

黃應(yīng)香（1986-），女，助理工程師，本科，主要從事變電運(yùn)行工作。