探析220kV變電站運行操作過程中的過電壓和防范對策

黃應香

（廣西電網有限責任公司賀州供電局 廣西賀州 542800）

探析220kV變電站運行操作過程中的過電壓和防范對策

黃應香

（廣西電網有限責任公司賀州供電局 廣西賀州 542800）

隨著我國經濟的快速發展，人們對電力工作的質量要求也越來越高，220kV變電站運行操作過程中，由于操作過電壓或者諧振過電壓等意外情況經常會出現，所以電氣設備的正常運行就嚴重受到了威脅，有時可能會給電力施工人員帶來嚴重的經濟、財產損失，也會導致人身安全無法得到保障。在此背景之下，本文重點針對我國220kV變電站運行操作過程中的過電壓和防范對策展開分析，通過問題分析，試圖找到一種科學、合理、有效的防范措施，保障我國電力企業的供電穩定與安全。

220kV變電站；運行操作；過電壓；防范對策

引言

我國的電力生產應用技術在不斷發展，由于220kV變電站已經成為我國城市電力網絡傳輸的重要樞紐，所以在220kV變電站的運行過程中難免會發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的正常、穩定運行，有時會對電力工作人員帶來多種不良的施工安全隱患。

1 220kV變電站運行操作過程中的過電壓概述

1.1 變電站過電壓現象

通常來講，220kV變電站運行操作過程中的過電壓指的是，在我國的電力運行系統中，由于電壓出現過高或者電位上升的現象，導致電力線路的絕緣性不良，因此，電力施工人員會將電力操作以及電路故障過度時所出現的一種短時間的過電壓稱之為操作過電壓。有時電力施工人員在操作時由于故障所形成的非線性設備飽和或者回路自振以及電力參數發生的階段性變化等幾種現象所引發的非線性諧振而產生的過電壓情況又稱之為諧振過電壓。與操作過電壓相比，諧振過電壓現象屬于一種正常的現象，這種現象發生時由于持續時間較長，有時可能會一直延續到有新的操作方法導致諧振發生的條件終止，這種諧振現象才會消停。在通常的電網運行中，經常會出現操作過電壓現象，這種過電壓情況一般會表現為電路負載發生突變、電路故障的發生以及電力線路的分合閘等。

1.2 220kV變電站運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]是變壓器在運轉過程中一次繞組接通電源，但二次繞組處于開路的運行狀況，這種狀況中形成的電流就被稱之為是勵磁電流或空載電流，如果切除了空載變壓器的情況下，就會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在設備開關中產生，此時需要將電流調整為零的狀態，如果電流不為零就很容易導致設備強制發生熄弧，此時這種情況就稱為截流，因此截流現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現象就會被稱為鐵磁諧振現象[3]，如果分合閘操作時就會導致設備進入暫停模式，此時就會改變鐵芯狀態，如果鐵芯一旦飽和就會導致諧振，所以鐵芯的飽和程度與鐵磁電感強度密切相關，而鐵芯飽和度也與電壓值有關，即三相繞組形成的電壓值改變越大，鐵芯就會越飽和，如果一旦出現過電壓，互感器中的聲音就會出現異常情況，設備電壓也會由此而上升，如果情況十分嚴重就會燒壞系統的絕緣線路，因此導致母線電壓互感器的運行受到影響。

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，當變壓器在空載運行時，交流電壓就會與一次繞組連接，與此同時，繞組中會產生一定的電流，這種電流就屬于空載電流，也被稱為花子勵磁電流。由于這種空載電流很小，所以當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，電力開關會產生一種強性的游離作用，此時的電流就會出現一種強制的熄孤現象，此時的電流不為零，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的操作過電壓情況的出現：

（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，因為鐵損電流與磁化電流一同構成空截電流，鐵芯損耗會導致鐵損電流產生，磁化電流就會導致磁化電流產生，因此可以發現，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構和提升鐵芯的質量才能防止操作過電壓的出現，在具體操作中，由于冷軋粒晶的導磁性較高，所以可以通過冷軋晶粒來替代硅鋼片，在對變壓器進行大面積檢修時，要按照嚴格的電力施工要求與施工質量標準對變壓器的鐵芯進行檢修。

（2）繞組采取糾結式

在220kV的電網中，通常采用的是芯式變壓器，因此變壓器的寄生電容會隨著糾結式繞組的實際情況不斷增大，所謂的糾結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，匝間電位差的實際電容也會進一步增大，當電路中一旦發生操作過電阻的現象，起始電壓就可以均勻分布于各線匝之間。

（3）采用帶并聯電阻的開關

截流現象出現時，電感中的磁場能會轉化為電能，從而對電容不斷進行充電，當電阻與電力開關發生并聯就可以將磁場能量進行有效釋放，截流之前，當閉合并聯電阻的開關后，開關并聯電阻也就斷截，開關當截流之后就可以斷開，從此電感中的電勢就會對電阻產生一定的電流，此時電感中的磁場能量就會完全被損耗。

3 母線系統諧振過電壓的分析及其防范措施

3.1 倒閘操作

在倒閘操作時必須保證倒閘操作的科學性，如果母線發生停電現象，應該事先斷開母聯斷路器，后拉TV隔離開關，在送電時要按照相反的順序進行操作，如果電源在向母線升壓過程中，要先合上斷路器之后再進行升壓操作，升壓結束停電后，將電壓降至零，然后再將斷路器拉下，當操作時可能由于母線差動保護動作而出現跳閘現象從而引發母線斷電。在上述操作過程中，電力施工都會有明確的施工流程規定，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生鐵磁諧振現象發生。當發生鐵磁諧振現象時，電力人員要立即采取一定的措施終止鐵磁諧振的條件發生，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，不斷增加電力系統中的電容，另外，還可以通過裝設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。在進行投切空母線操作時，加強母線電壓監測，發生鐵磁諧振時，應立即合上帶斷口電容器的斷路器，切除回路電容，終止諧振，防止隱患發展形成事故。②中性接地點。增加母線對地電容或減少系統中電壓互感器壓中性點接地臺數，即增大母線的對地感抗，從而減少自振固有頻率，避免因系統由東而發生母線鐵磁諧振過電壓，如：在變電站基建設計時，采用電容式電壓互感器。在進行變電站更換電壓互感器時，也應盡量選取電容式電壓互感器。③繼電保護。針對具體事故發生的情況，如在變電站母線發生單相接地，母差保護動作，母聯開關跳閘后，如果主變開關先于線路開關動作，將不會引發諧振。因此，建議將只帶一條出線（線路開關動作搶在主變開關前動作的可能性較大），同時該出線為不帶電源的負載線路時，母線母差保護動作次序調整為：母聯開關首先開斷后，先跳主變開關，再跳出線開關。

4 結束語

綜上所述，之所以會出現變電壓的現象，是因為電壓或者電壓差的不正常變化使得絕緣體損壞而引發這種情況出現。針對不同的操作過電壓狀況應該采取合理的措施進行科學有效地進行防范，不斷維護保護器的安全與評估絕緣配合的的穩定性。所以，積極的掌握220kV變電站運行操作過程中的過電壓防范對策，對我國電力運輸的穩定安全性的提升，以及不斷提高電力供應的質量具有理論意義和實踐意義。

[1]李文輝.220kV變電站操作過程中的過電壓分析及控制對策[J].科技創新與應用，2015，35：194.

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

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

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

TM864

A

1004-7344（2016）03-0048-02

2015-12-6

黃應香（1986-），女，助理工程師，本科，主要從事變電運行工作。