35 kV變電站用變壓器過電壓的原因分析

摘 要：近期，西峽縣石界河35kV變電站發(fā)生了過電壓故障，為解決此故障，分析了故障發(fā)生的原因，指出了解決故障的相應(yīng)措施，以期為實(shí)際應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞：35 kV變電站 過電壓 供電側(cè) 受電側(cè)

中圖分類號：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1674-098X（2012）12（c）-00-01

電力系統(tǒng)在特定條件下所出現(xiàn)的超過工作電壓的異常電壓升高的現(xiàn)象稱為過電壓。過電壓屬于電力系統(tǒng)中的一種電磁擾動現(xiàn)象，通常是負(fù)荷投切的結(jié)果。電工設(shè)備的絕緣需長期耐受工作電壓，同時必須能夠承受一定幅度的過電壓，這樣才能保證電力系統(tǒng)安全可靠地運(yùn)行，但此耐受幅度是很有限的，日常實(shí)踐中極易出現(xiàn)超出此幅值的過電壓現(xiàn)象，危及電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

變電站過電壓就是變電站系統(tǒng)出現(xiàn)電壓異常升高的現(xiàn)象，是指由于種種原因造成的變壓器電壓超過額定電壓的現(xiàn)象，集中表現(xiàn)在變壓器直流母線的直流電壓的異常升高上。當(dāng)變壓器正常工作時，變壓器直流部分電壓為三相全波整流后的平均值。若以380 V線電壓計(jì)算，則平均直流電壓Ud=1.35U線=513 V。當(dāng)過電壓發(fā)生時，直流母線上的儲能電容將被充電，當(dāng)電壓上升至700 V左右時（因機(jī)型而異），甚至更高。

變電站過電壓是危害電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的主要因素之一，過電壓一旦發(fā)生往往造成電器設(shè)備損壞和大面積停電事故[1]，甚至引起意外傷亡，造成人身和財(cái)產(chǎn)損失。過電壓產(chǎn)生的原因主要有兩個方面：雷擊引起的外部過電壓和事故引起的內(nèi)部過電壓[2]。無論外過電壓還是內(nèi)過電壓，都受許多隨機(jī)因素的影響，需要結(jié)合電力系統(tǒng)具體條件進(jìn)行具體分析。

為合理預(yù)防和制止電力系統(tǒng)的過電壓現(xiàn)象，保證居民和企事業(yè)單位安全供電，研究過電壓的事故起因，采取合理措施加以限制，是確定電力系統(tǒng)絕緣配合的前提，對于電工設(shè)備制造和電力系統(tǒng)運(yùn)行都具有重要意義。

筆者對西峽縣石界河35 kV變電站過電壓的故障進(jìn)行了分析，最后找出了故障原因，基于故障原因的分析結(jié)果，指出了預(yù)防該變電站過電壓的措施，保障了供電安全。

1 故障現(xiàn)象

近期，西峽局檢修工區(qū)對35 kV石界河變電站進(jìn)線隔離開關(guān)蛇河2甲刀閘進(jìn)行觸頭過熱故障處理。在站內(nèi)設(shè)備操作完畢等待線路停電做安全措施時，35 kV站用變發(fā)生了過電壓現(xiàn)象。站內(nèi)照明設(shè)備發(fā)出刺眼的白光，帶電設(shè)備發(fā)出異常聲響，持續(xù)幾秒鐘后，聲響消失，帶電設(shè)備失電。此過電壓現(xiàn)象造成站內(nèi)直流屏充電模塊、數(shù)臺電視及電腦等多臺用電設(shè)備損壞。

35 kV石界河變電站是一座末端站，僅一回進(jìn)線（蛇河線），由35 kV蛇尾變電站供電。35 kV站用變直接接在蛇河線上，在35 kV蛇河線上還同時連接有3座35 kV上網(wǎng)水電站（十八盤水電站、夫子岈水電站、后河水電站）。

2 故障原因分析

在正常方式運(yùn)行下，蛇尾變電站為供電側(cè)，石界河變電站為受電側(cè)，3座上網(wǎng)水電站同時向蛇河線供電，如圖1所示。不論蛇河線哪一側(cè)設(shè)備停電（沒有失去負(fù)載情況下），3座上網(wǎng)水電站均可向另一座變電站供電。當(dāng)蛇河線兩側(cè)變電站突然發(fā)生停電故障時，上網(wǎng)水電站的水輪發(fā)電機(jī)就會因突然失去負(fù)載發(fā)生飛車事故，發(fā)電機(jī)就像一根被壓縮了的彈簧瞬間放松彈出去一樣。發(fā)電機(jī)飛車后，短時間內(nèi)會出現(xiàn)電壓突然升高，而站用變沒有退出運(yùn)行，突然過高的電壓施加在蛇河線上，直接作用于站用變，就會造成站用變過電壓，進(jìn)而導(dǎo)致連接在站用變上的低壓用電設(shè)備損壞。

3 預(yù)防方法及措施

由于變電站過電壓產(chǎn)生的原因不同，因而采取的措施也不相同。過電壓引起的水輪發(fā)電機(jī)飛車不僅會對發(fā)電機(jī)造成損壞，也可能造成水電站值班人員人身傷害，并且飛車產(chǎn)生的過電壓現(xiàn)象會使連接在同一電網(wǎng)上的用電客戶設(shè)備損壞，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。所以需要找到一種行之有效的方法來遏制和避免過電壓的產(chǎn)生。

1）對于在停車過程中產(chǎn)生的過電壓現(xiàn)象，如果對停車時間或位置無特殊要求，那么可以采用延長變壓器減速時間或自由停車的方法來解決。如果對停車時間或停車位置有一定的要求，那么可以采用直流制動。直流制動是將電機(jī)減速到一定頻率后，在電機(jī)定子繞組中通入直流電，形成一個靜止的磁場。電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組切割這個磁場而產(chǎn)生一個制動轉(zhuǎn)矩，使負(fù)載的動能變成電能以熱量的形式消耗于電機(jī)轉(zhuǎn)子回路中，這種制動又稱作能耗制動。由于將能量消耗于電機(jī)中會使電機(jī)過熱，所以制動時間不宜過長。直流制動的開始頻率、制動時間及制動電壓的大小均為人為設(shè)定，不能根據(jù)實(shí)際情況自動調(diào)節(jié)，因而直流制動不能用于正常運(yùn)行中產(chǎn)生的過電壓，只能用于停車時的過電壓制動。對于減速（從高速轉(zhuǎn)為低速，但不停車）時因負(fù)載的飛輪轉(zhuǎn)矩過大而產(chǎn)生的過電壓，可以采取適當(dāng)延長減速時間的方法來

解決。

2）對蛇河線路的過電壓情況，應(yīng)將35 kV變電站用變壓器停運(yùn)解備，防止因線路兩側(cè)變電站設(shè)備停電，發(fā)電機(jī)沒有停運(yùn)解備突然失去負(fù)載而飛車造成過電壓。

3）在進(jìn)行線路檢修時，應(yīng)提前通知水電站，將連接在需要停電線路上的水輪發(fā)電機(jī)停運(yùn)解備；同時還需要提前做好停電應(yīng)對措施。

4）在進(jìn)行倒閘操作時，電源側(cè)變電站值班運(yùn)行人員應(yīng)加強(qiáng)站內(nèi)設(shè)備巡視檢查，在發(fā)現(xiàn)有反送電的情況下應(yīng)立即停止操作，并向上級匯報情況，防止發(fā)電機(jī)飛車，避免過電壓現(xiàn)象產(chǎn)生。

5）建議水電站能使用帶有飛車保護(hù)裝置的水輪發(fā)電機(jī)，并加強(qiáng)水電站值班人員過電壓危害知識培訓(xùn)，能在發(fā)現(xiàn)過電壓時及時將水輪發(fā)電機(jī)緊急停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉新東.10～35 kV配網(wǎng)鐵磁諧振過電壓的表現(xiàn)形式及消除措施[J].電工技術(shù)雜志，2000（6）：45-46.

[2] 張春霞，孫偉忠，屠幼萍，等.隔離開關(guān)不完全合閘引起的電纜護(hù)層過電壓分析[J].2011，37（10）：2498-2505.