220 kV變電站的過電壓問題分析與防范

陜西高智電力咨詢有限公司 翟羽羽

220 kV變電站的過電壓問題分析與防范

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隨著經(jīng)濟的發(fā)展，我國的電網(wǎng)技術也迅速發(fā)展，220 kV變電站已成為城市供電的主流供電站。但是，在實際操作運行中，過電壓現(xiàn)象時有發(fā)生，給供電系統(tǒng)帶來了嚴重的安全隱患。 在220 kV變電站的實際運行中，操作過電壓和諧振過電壓是遇到頻率最高的兩種過電壓現(xiàn)象，它們會對設備甚至是人體產(chǎn)生很大危害。本文，筆者主要分析了空載變壓器操作過電壓和母線系統(tǒng)諧振過電壓產(chǎn)生的原因，并提出了相應的防范措施，以期對同行有所參考。

一、空載變壓器操作過電壓

變壓器的空載運行是指變壓器一次繞組接電源、二次繞組開路的工作狀況。在變壓器空載運行時，一次繞組接上交流電壓后所產(chǎn)生的電流叫做空載電流，也稱勵磁電流。在阻斷空載變壓器時，由于斷路器的截斷作用，空載電流很小，此時開關的游離作用很強，當有電流通過時，線路中很可能會發(fā)生強制熄弧的現(xiàn)象，這種情況叫做截流。通常，截流會產(chǎn)生過電壓現(xiàn)象。為防止這一現(xiàn)象的發(fā)生，可采取如下措施。

1.減小空載電流?？蛰d電流由磁化電流和鐵損電流組成，鐵損電流是空載電流的關鍵所在，其大小直接影響空載電流的大小。鐵芯會產(chǎn)生電流磁通，從而影響鐵損電流，因此，減小空載電流的最優(yōu)措施就是改善內部鐵芯。在實際工作中，選用高質量的鐵芯，改善鐵芯的結構，可以有效地降低鐵損電流，從而減小變壓器的空載電流。變電站應安排專業(yè)人員，對變壓器鐵芯進行定期檢查，確保變壓器鐵芯性能的穩(wěn)定。

2.改變變壓器繞組方式。變壓器繞組通常采用糾結式繞組。對于在電氣上相互靠在一起的線匝，在這些線匝之間插入另一種線匝的方式叫做糾結式繞組。采用糾結式繞組的方式大大增加了繞組間的電容，從而增大了相鄰線匝間的電位差，使得變壓器的寄生電容增加。當有過電壓產(chǎn)生時，過電壓可以很均勻的分布在各個線匝之間，從而降低了過電壓對電路的影響。

3.改變開關的電路結構。不同的開關電路結構對于截流電流的影響也不相同。對于整個電路來說，在開關截流的瞬間，電路中會產(chǎn)生磁場能，磁場能會轉化為電能，并對電容充電。此時，如果開關并聯(lián)了電阻，那么磁場的能量就能被釋放，而電容的充電也就不會發(fā)生。在變壓器的運行過程中，要運行的電壓不能超過額定電壓的105%。因此，即使在額定電壓下工作，切除變壓器空載后，電路中也會產(chǎn)生過電壓，當開關并聯(lián)電阻后后，大大降低了過電壓的持續(xù)時間，使得過電壓產(chǎn)生的能量相對較小，大大降低了其對整個系統(tǒng)的影響。

二、母線系統(tǒng)諧振過電壓

在變電站的運行過程中，鐵磁諧振也會產(chǎn)生過電壓。在整個系統(tǒng)中，變壓器電壓互感器在分合閘時，鐵芯達到了飽和狀態(tài)，滿足了諧振條件，在一定的條件下，母線系統(tǒng)就會產(chǎn)生諧振過電壓。鐵磁電感是非線性的，在特定條件下，鐵芯的飽和程度具有一定的規(guī)律性，隨著電壓值的增加，鐵芯飽和電感會逐漸變小。在變電站的實際運行中，接線方式錯誤、電壓互感器伏安特性較差使得鐵芯過早飽和、開關質量不合格、檢查方式不當?shù)纫蛩兀伎赡墚a(chǎn)生母線系統(tǒng)鐵磁諧振。防止母線系統(tǒng)諧振過電壓產(chǎn)生的常有措施如下。

1.嚴格倒閘操作程序，嚴防倒閘錯誤操作。產(chǎn)生鐵磁諧振的關鍵在于倒閘的操作，所以，在倒閘操作階段，在設備和技術人員方面都要加強防范措施。對于倒閘的步驟要嚴格把關，具體來說，當母線停電時， 先拉母線電壓互感器隔離開關，再拉母聯(lián)斷路器；送電時， 操作順序相反；電源向母線升壓時， 先合斷路器再升壓， 升壓結束停電時， 應先將電壓降到0，再拉斷路器，當母線差動保護動作跳閘導致母線停電時， 要及時拉開母聯(lián)斷路器的隔離開關或母線電壓互感器的隔離開關。只有嚴格按照倒閘的操作步驟進行，才能有效防止鐵磁諧振的發(fā)生，從而避免母線系統(tǒng)諧振過電壓的產(chǎn)生。

2.嚴格控制變電站變電設備的質量。變電設備質量的好壞直接影響鐵磁諧振的產(chǎn)生與否。變電站應該從變電設備方面入手，避免鐵磁諧振的產(chǎn)生。具體來說，要提高變電設備的質量，掌握系統(tǒng)的相關參數(shù)，如系統(tǒng)的電容特征參數(shù)、電壓互感器的勵磁特性等。通過對這些設備性能的控制，有效防范過電壓的產(chǎn)生。

3.提升變電站的整體技術水平。提升技術人員的專業(yè)水平，通過相關測量計算，技術人員要能夠判斷變電設備是否在諧振范圍內。此外，采用新的技術也可以防止過電壓的產(chǎn)生，如采用互感式電壓互感器，可以有效防止斷路器斷口電容產(chǎn)生鐵磁諧振。

三、結論

目前，220 kV變電站已經(jīng)成為城市供電不可或缺的一部分，已成為城市供電的重要樞紐。無論是大電流接地系統(tǒng)，還是小電流接地系統(tǒng)，都要根據(jù)實際情況，采取合適的過電壓防范措施，確保變電站的穩(wěn)定運行。