220kV變電站在運(yùn)行操作過(guò)程中過(guò)電壓的防范方法

溫榮權(quán)

摘 要：分析過(guò)電壓現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，提出合理有效的防范方法，旨在減少220 kV變電站在運(yùn)行操作中過(guò)電壓發(fā)生的概率，保證220 kV變電站運(yùn)行操作的穩(wěn)定性和可靠性。

關(guān)鍵詞：220 kV變電站；運(yùn)行操作；過(guò)電壓；防范方法

中圖分類號(hào)：TM864 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）04-0036-02

220 kV變電站已經(jīng)成為各大城市供電的重要樞紐，但在其運(yùn)行操作過(guò)程中難免會(huì)發(fā)生過(guò)電壓狀況。面對(duì)這一狀況，相關(guān)電力企業(yè)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，采取防范措施維護(hù)變電站的內(nèi)部設(shè)備，為220 kV變電站運(yùn)行操作提供良好的環(huán)境。

1 過(guò)電壓現(xiàn)象

以福建三鋼集團(tuán)為例，分析過(guò)電壓現(xiàn)象。目前，三鋼集團(tuán)有2座220 kV變電站，裝機(jī)容量為400 MVA，真空開(kāi)關(guān)的使用占100%. 隨著新區(qū)配套工程的建設(shè)，真空開(kāi)關(guān)將被大量應(yīng)用，盡管各單位都采取了各種防范措施，但是仍應(yīng)該關(guān)注其在操作中的過(guò)電壓?jiǎn)栴}。

一般來(lái)說(shuō)，220 kV變電站在運(yùn)行操作中的過(guò)電壓現(xiàn)象可以分為操作過(guò)電壓和諧振過(guò)電壓兩種。所謂“操作過(guò)電壓”是指220 kV變電站在運(yùn)行操作中出現(xiàn)故障過(guò)渡所產(chǎn)生的持續(xù)時(shí)間較短的過(guò)電壓；而“諧振過(guò)電壓”則是指在變電站在操作或者故障過(guò)程中形成的電壓回路，從而導(dǎo)致自振、非線性設(shè)備飽和、電壓參數(shù)出現(xiàn)周期性變化等現(xiàn)象，使220 kV變電站在運(yùn)行操作中發(fā)生非線性諧振過(guò)電壓。一般情況下，諧振過(guò)電壓與操作過(guò)電壓相比，其持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，即使發(fā)生過(guò)電壓依然可以處于穩(wěn)態(tài)，甚至有可能持續(xù)到下一個(gè)操作出現(xiàn)。過(guò)電壓形成的原因很多，其制約著220 kV變電站的安全運(yùn)行操作，因此要先確認(rèn)220 kV變電站運(yùn)行操作中發(fā)生過(guò)電壓現(xiàn)象的原因，再采取相應(yīng)措施。

2 母線系統(tǒng)諧振過(guò)電壓及防范方法

三鋼2座220 kV變電站與110 kV變電站、35 kV變電站形成較為完整的配電網(wǎng)絡(luò)，但隨之帶來(lái)的是配電網(wǎng)內(nèi)發(fā)生問(wèn)題的影響越來(lái)越大，配電網(wǎng)內(nèi)部諧振過(guò)電壓就是其中之一。電力系統(tǒng)中具有許多鐵芯電感設(shè)備，例如發(fā)電機(jī)、變壓器、電流互感器、消弧線圈和并聯(lián)補(bǔ)償電抗器等，這些設(shè)備大都是呈非線性，和系統(tǒng)的容性負(fù)荷組成許多復(fù)雜的振蕩回路。如果滿足一定條件，就有可能激發(fā)起持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的鐵磁諧振過(guò)電壓。諧振是一種穩(wěn)態(tài)現(xiàn)象，諧振電壓的持續(xù)時(shí)間可能很長(zhǎng)，特別是軋鋼系統(tǒng)保護(hù)設(shè)置比較敏感，因此，一旦這種過(guò)電壓發(fā)生，往往會(huì)造成嚴(yán)重的后果。為了做好防范工作，對(duì)其進(jìn)行以下分析、探討。

2.1 現(xiàn)象分析

母線系統(tǒng)中的鐵磁諧振主要是由互感器、變壓器設(shè)備上部存在的鐵磁電感導(dǎo)致的，當(dāng)220 kV變電站運(yùn)行操作為暫態(tài)操作方式或者是合閘狀態(tài)時(shí)，那么鐵心就會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化，且鐵心本身達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)會(huì)產(chǎn)生諧振現(xiàn)象。影響鐵心磁電感強(qiáng)弱的因素是鐵心飽和狀態(tài)，它屬于一種非線性狀態(tài)。鐵心飽和狀態(tài)在很大程度上是由變電站運(yùn)行中的電壓值決定的。在220 kV變電站運(yùn)行操作中，如果三線繞組中的電壓值越來(lái)越高，那么鐵心就越容易達(dá)到飽和狀態(tài)。母線系統(tǒng)中的諧振現(xiàn)象主要有串聯(lián)磁鐵諧振和并聯(lián)磁鐵諧振：在小電流接地系統(tǒng)中易出現(xiàn)并聯(lián)磁鐵諧振，而三鋼集團(tuán)目前基本為小電流接地系統(tǒng)，為了避免發(fā)生此種諧振，在南區(qū)變、長(zhǎng)安變、一變和群工變等都裝設(shè)消弧裝置；在大電流接地系統(tǒng)中則易出現(xiàn)串聯(lián)磁鐵諧振。母線系統(tǒng)諧振過(guò)電壓現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致電壓互感器聲音異常，增大設(shè)備運(yùn)行電壓，如果過(guò)電壓過(guò)大超出額定電壓，可能會(huì)造成系統(tǒng)絕緣層被擊穿和母線電壓互感器損壞的情況。

2.2 防范方法

2.2.1 改進(jìn)系統(tǒng)設(shè)備

系統(tǒng)設(shè)備是支撐220 kV變電站運(yùn)行操作的重要因素，直接關(guān)系著變電站的安全運(yùn)行。在220 kV變電站運(yùn)行操作中母線系統(tǒng)諧振過(guò)電壓的部分原因是由系統(tǒng)設(shè)備造成的。為了解決這一問(wèn)題，首先應(yīng)充分了解系統(tǒng)參數(shù)，精確計(jì)算磁特性和電容等參數(shù)，并根據(jù)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值判斷電壓是否在諧振范圍內(nèi)。實(shí)踐證明，當(dāng)斷路器電容在450 PF以內(nèi)時(shí)，鐵磁諧振就不會(huì)發(fā)生；當(dāng)斷路器電容在900 PF以上時(shí)，則會(huì)發(fā)生鐵磁諧振現(xiàn)象。工作人員在母線系統(tǒng)諧振過(guò)電壓防范過(guò)程中應(yīng)以此為依據(jù)，對(duì)變電站內(nèi)部相關(guān)設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，使設(shè)備電容滿足相關(guān)要求，避免諧振過(guò)電壓現(xiàn)象再次發(fā)生。

2.2.2 采取倒閘操作

在220 kV變電站運(yùn)行操作中，當(dāng)母線運(yùn)行不正常時(shí)，應(yīng)立即將控制母線隔離的開(kāi)關(guān)關(guān)閉，同時(shí)關(guān)閉與母線運(yùn)行操作相關(guān)的斷路器設(shè)備。對(duì)母線系統(tǒng)諧振過(guò)電壓現(xiàn)象可以采取倒閘操作，當(dāng)母線運(yùn)行方式和鐵磁諧振狀況發(fā)生改變時(shí)，需要改變母線接線方式，阻止諧振情況的發(fā)生及蔓延，在必要時(shí)要及時(shí)切斷諧振回路的電源。

3 空載變電器操作過(guò)程中過(guò)電壓及防范方法

3.1 現(xiàn)象分析

當(dāng)220 kV變電站內(nèi)部的變壓器處于空載運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，其所產(chǎn)生的空載電流是指變壓器在一次繞組接通之后所產(chǎn)生的電流，該電流被稱為勵(lì)磁電流。然而，當(dāng)空載變壓器被切除之后，如果其在運(yùn)行中所產(chǎn)生的電流很小，那么基于游離作用斷路器可能會(huì)出現(xiàn)熄弧現(xiàn)象，從而導(dǎo)致變壓器出現(xiàn)過(guò)電壓?jiǎn)栴}。

3.2 防范方法

3.2.1 增加電容器中的電容量

一般情況下，220 kV變電站中的變壓器是一種采用芯片的變壓器裝置，如果要想增加該變壓器內(nèi)部電容器的電容量，可以采用糾結(jié)式繞組的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)。在變壓器中要增大電容，只有在糾結(jié)式繞組上經(jīng)過(guò)變壓器的線匝將其插入繞組的另一線匝中的情況下，才可以達(dá)到增大電容的目的。在電容增大的同時(shí)，線匝的電位差也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，如果在運(yùn)行操作中出現(xiàn)過(guò)電壓狀況，那么每個(gè)線匝都會(huì)對(duì)運(yùn)行電壓進(jìn)行再次分配。

3.2.2 減小空載電流

在空載變壓器操作過(guò)程中，變壓器空載電流主要是由磁化電流和鐵損電流組成的，通過(guò)改變相關(guān)設(shè)備的鐵心來(lái)實(shí)現(xiàn)空載電流的變化，減小空載電流，可以有效地控制空載變壓器在操作過(guò)程中過(guò)電壓現(xiàn)象的發(fā)生?？蛰d變壓器中的鐵損電流主要來(lái)源于鐵心損耗，減小其空載電流大小，可以有效改善變壓器內(nèi)部鐵心的損耗狀況。在220 kV變電站變壓器設(shè)備中選擇質(zhì)量相對(duì)較好的鐵心或改善鐵心結(jié)構(gòu)，能夠減小空載電流。

3.2.3 運(yùn)用帶關(guān)聯(lián)的電阻開(kāi)關(guān)

當(dāng)變壓器在運(yùn)行操作中出現(xiàn)截流現(xiàn)象時(shí)，則該設(shè)備中的磁場(chǎng)會(huì)轉(zhuǎn)化成電能，從而增加電容器中的電容量。在220 kV變電站系統(tǒng)中運(yùn)用帶關(guān)聯(lián)電阻開(kāi)關(guān)，其電阻會(huì)發(fā)生相應(yīng)并聯(lián)，從而使磁場(chǎng)能量得到充分釋放?？蛰d變壓器運(yùn)行操作中，在截流現(xiàn)象發(fā)生之前應(yīng)關(guān)閉帶關(guān)聯(lián)的電阻開(kāi)關(guān)，使與開(kāi)關(guān)處于狀態(tài)的電阻被短接，而在截流之后，則應(yīng)將系統(tǒng)內(nèi)部開(kāi)關(guān)合理斷開(kāi)，那么電勢(shì)將會(huì)在電感作用下產(chǎn)生相應(yīng)電流，以此來(lái)減弱磁場(chǎng)能量，避免過(guò)電壓現(xiàn)象產(chǎn)生，保證空載變壓器的穩(wěn)定運(yùn)行。

4 結(jié)束語(yǔ)

處于良好運(yùn)行狀態(tài)的變電站能夠滿足電力用戶對(duì)電力資源的大量需求，是維持用戶正常生活的關(guān)鍵。因此，保證220 kV變電站系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全運(yùn)行十分重要，它必須成為相關(guān)單位的重要工作內(nèi)容。

參考文獻(xiàn)

[1]李琦.220 kV變電站運(yùn)行操作過(guò)程中的過(guò)電壓分析與防范[J].電力科學(xué)與工程，2009，5（09）：116-117.

〔編輯：李玨〕

Abstract： The phenomenon of over-voltage reasons， reasonable and effective prevention methods aimed at reducing the probability of 220 kV substation had run the operation voltage occurs， to ensure the stability and reliability of the 220 kV substation running operation.

Key words： 220 kV substation； run operation； over-voltage； prevention methods