220k V變電站運行操作中的過壓防范問題研究

◎王可

隨著社會經濟的深入發展，人們對電力的需求量也越來越大，電網技術也隨之快速發展，220kV變電站已成為現代城市電網建設中的主要樞紐。在變電站運維人員實際操作過程中，220kV變電站必然會出現過電壓或者諧振過電壓等現象，會直接影響到設備的正常運行和威脅到工作人員的生命安全。根據多年的工作經驗，主要針對220kV變電站運行操作中的過壓防范問題進行分析和探討。

我國城市建設腳步的加快，電力系統的不斷更新對電力的保護裝置系統提出了更高的要求。為滿足城市人口的用電需求，就要針對不同的過電壓情況采取對應的防范措施。在講究科學、合理的基本原則上，更要重視絕緣強度的可靠性與保護器自身的安全性。

一、過電壓原理分析

1.操作過電壓的原理。在確保配電裝置安全穩定運行同時能夠滿足供電需求的基礎上，可以實現其經濟運行。在進行配電裝置經濟運行時可以利用合理配置變壓器的參數和部件，優化變壓器運行工作的方式，同時將經濟調整應用于變壓器負載之上，最終將變壓器自身電能的損耗降到最低。變壓器經濟運行的最終目的就是將變壓器損耗的綜合功率盡可能地降低，也就是將變壓器運行操作中，耗費的有功功率和變壓器空載損耗及變壓器負載損耗降至最小。要想保證變壓器能夠經濟運行就需要滿足以下條件：首先要選擇合適的變壓器數量和整體參數，其次還要優先將變壓器的運行方式設置為損耗功率最少的運行方式，最后還要將變壓器的負載大小調整至最經濟運行，使其能夠在損耗綜合功率最小的運行區間內運行。

所謂變壓器的空載運行是指變壓器的一次繞組接入電源，二次繞組開路的工作狀態。此時，一次繞組中的電流稱為變壓器的空載電流。空載電流產生空載磁場。在主磁場（即同時交聯一、二繞組的磁場）作用下，一、二次繞組中便感應出電動勢。變壓器空載運行時，雖然二次側沒有功率輸出，但一次側仍然從電網吸取一部分的有功功率來補償，因為磁通飽和，在鐵芯內引起的磁滯損耗和渦流損耗簡稱鐵耗。磁滯損耗的大小取決于電源的頻率和鐵芯材料磁滯回線的面積；渦流損耗與最大磁通密度和頻率的平方成正比。對于不同容量的變壓器，空載電流和空載損耗的大小是不同的。當空載變壓器退出運行時，如果此時的電流比較小，那么就會因為斷路器的游離而產生息弧的問題，這種情況也叫做“截流”。變壓器在運行操作過程中發生“截流”現象時，那么就非常可能出現過電壓的問題。

2.諧振過電壓的原理。如果在互感器或變壓器上具有一定的鐵磁電感那么就很可能出現鐵磁諧振現象。在變壓器運行時進行分合閘操作，一旦其達到了飽和狀態就會產生諧振現象。鐵芯的飽和程度直接影響鐵磁電感強弱，它們之間的關系是非線性的，同時電壓的大小又能決定鐵芯的飽和程度，三相繞組的電壓越大那么鐵芯達到飽和狀態的可能性也就越大。母線系統上出現的鐵磁諧振現象主要包括兩種：并聯鐵磁諧振和串聯鐵磁諧振。其中并聯鐵磁諧振現象通常會在小電流接地的系統中發生，而串聯鐵磁諧振現象通常會在大電流接地的系統中發生。經過研究發現220kV變電站上既包含了并聯鐵磁諧振也包含了串聯鐵磁諧振的形式。一旦電感變化的范圍增加那么就很可能導致并聯鐵磁諧振和串聯鐵磁諧振，并發生過電壓問題，當出現過電壓時互感器就會發生異常例如電壓升高、聲音異常等，嚴重時就會將系統的絕緣部位擊穿進而燒毀母線電壓互感器。

二、220KV變電站運行操作中的過電壓防范對策

1.合理提升220kV變電站電容器的總容量。在220kV變電站日常正常運作以及電力能源遠程輸送的過程當中，電容器當中的核心電子芯片一直是極其重要的組成裝置設備之一。在目前社會的發展歷程當中，技術人員可以通過各種各樣的形式有效提升220kV變電站電容器電力能源的具體容量。最常見的提升220kV變電站電容器容量的方法主要有兩種，纏繞更多的線圈或者將兩個線圈當中的一個插入到另一個之中，都能有效提升220kV變電站電容器的總容量。在提升220kV變電站電容器的總容量時也有較為關鍵的注意事項，當220kV變電站出現了過電壓的現象時，工作人員就要對變電站電容器當中各個部分的線圈進行整體更換。當操作過程當中出現電力能源截流的現象時，220kV變電站當中的電容器也有可能出現整體容量提升的現象。

2.全面改進220kV變電站的系統設備。電力能源傳送過程當中系統設備的制備水平的高低，有時能夠對220kV變電站過電壓現象的防范水平產生直接和顯著的影響。220kV變電站自身的安全運行能夠得到全面的保障，與相應系統設備的置辦和設立有著直接的內在關系。這就要求相關技術工作人員，如果想要在日常工作生活當中更好的降低220kV變電站出現過電壓現象的頻率，就要全面提升相應系統設備的制備水平。電力行業在內的任何能源供應系統都存在精準的運行參數信息，工作人員要對220kV變電站運行的準確參數進行更加深入的了解和分析。必要時，相關技術工作人員或者電力能源運輸領域的專家可以將斷路電容器結合應用到220kV變電站的運行過程當中，將PF數值控制在四百五十以內。斷路電容器的有效應用，將對220kV變電站的諧振過電壓現象產生更加有效的防范作用。

3.220kV變壓器進行倒閘操作。倒閘操作首先必須注意實際操作步驟的準確性。母線停電時，拉下母線TV的隔離開關，再將母聯斷路器拉下來；而送電的操作過程中則是進行相反的操作。如果操作過程中，導致母線差動保護動作跳閘而使其中一條母線停電的情況，則需要及時拉下母聯斷路器的隔離開關，也可以將母線TV的隔離開關及時拉下。

其次，要對運行方式的實際改變進行掌握與分析。一般電力調度規程中都會有相關的明文規定：母線倒閘具體操作的過程中，值班工作人員要最大限度避免斷路器斷口電容與電磁式電壓互感器發生鐵磁諧振。一旦出現這類情況，必須要及時采取有效的改善措施來將諧振條件進行破壞，例如：對一次接線方式進行改變，也可以將諧振回路電源切斷等等。

再次，具體操作過程中不斷增加電容。可以采取一些方法將系統電容值增加，例如：投入消弧線圈、分段斷路器、外跨接容以及投入空載線路等等具體措施，能有效將諧振區避開。

最后，倒母線操作過程中，將母聯開關斷開之后需要對停運母線電壓進行實時檢查，主要是檢查其值是否為零，若是母線電壓對感應電壓高，必須要及時合上斷開的母聯開關；若是母線停運了一定時間之后才發現母線諧振，要第一時間將母線停運，同時還配置一個不帶電源的元器件，也能將諧振有效消除。

結束語：處于良好運行狀態的變電站能夠滿足電力用戶對電力資源的大量需求，是維持用戶正常生活的關鍵。220kV變電站已經成為各大城市供電的重要樞紐，但在其運行操作過程中難免會發生過電壓狀況。面對這一狀況，相關電力企業應根據實際情況，采取防范措施維護變電站的內部設備，為220kV變電站運行操作提供良好的環境。