220k V變電站運(yùn)行操作中的過壓防范問題研究

◎王可

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的深入發(fā)展，人們對(duì)電力的需求量也越來越大，電網(wǎng)技術(shù)也隨之快速發(fā)展，220kV變電站已成為現(xiàn)代城市電網(wǎng)建設(shè)中的主要樞紐。在變電站運(yùn)維人員實(shí)際操作過程中，220kV變電站必然會(huì)出現(xiàn)過電壓或者諧振過電壓等現(xiàn)象，會(huì)直接影響到設(shè)備的正常運(yùn)行和威脅到工作人員的生命安全。根據(jù)多年的工作經(jīng)驗(yàn)，主要針對(duì)220kV變電站運(yùn)行操作中的過壓防范問題進(jìn)行分析和探討。

我國(guó)城市建設(shè)腳步的加快，電力系統(tǒng)的不斷更新對(duì)電力的保護(hù)裝置系統(tǒng)提出了更高的要求。為滿足城市人口的用電需求，就要針對(duì)不同的過電壓情況采取對(duì)應(yīng)的防范措施。在講究科學(xué)、合理的基本原則上，更要重視絕緣強(qiáng)度的可靠性與保護(hù)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(wěn)定運(yùn)行同時(shí)能夠滿足供電需求的基礎(chǔ)上，可以實(shí)現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。在進(jìn)行配電裝置經(jīng)濟(jì)運(yùn)行時(shí)可以利用合理配置變壓器的參數(shù)和部件，優(yōu)化變壓器運(yùn)行工作的方式，同時(shí)將經(jīng)濟(jì)調(diào)整應(yīng)用于變壓器負(fù)載之上，最終將變壓器自身電能的損耗降到最低。變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)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(yùn)行操作中，耗費(fèi)的有功功率和變壓器空載損耗及變壓器負(fù)載損耗降至最小。要想保證變壓器能夠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行就需要滿足以下條件：首先要選擇合適的變壓器數(shù)量和整體參數(shù)，其次還要優(yōu)先將變壓器的運(yùn)行方式設(shè)置為損耗功率最少的運(yùn)行方式，最后還要將變壓器的負(fù)載大小調(diào)整至最經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，使其能夠在損耗綜合功率最小的運(yùn)行區(qū)間內(nèi)運(yùn)行。

所謂變壓器的空載運(yùn)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(tài)。此時(shí)，一次繞組中的電流稱為變壓器的空載電流?？蛰d電流產(chǎn)生空載磁場(chǎng)。在主磁場(chǎng)（即同時(shí)交聯(lián)一、二繞組的磁場(chǎng)）作用下，一、二次繞組中便感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)。變壓器空載運(yùn)行時(shí)，雖然二次側(cè)沒有功率輸出，但一次側(cè)仍然從電網(wǎng)吸取一部分的有功功率來補(bǔ)償，因?yàn)榇磐柡?，在鐵芯內(nèi)引起的磁滯損耗和渦流損耗簡(jiǎn)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(duì)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(dāng)空載變壓器退出運(yùn)行時(shí)，如果此時(shí)的電流比較小，那么就會(huì)因?yàn)閿嗦菲鞯挠坞x而產(chǎn)生息弧的問題，這種情況也叫做“截流”。變壓器在運(yùn)行操作過程中發(fā)生“截流”現(xiàn)象時(shí)，那么就非?？赡艹霈F(xiàn)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(xiàn)鐵磁諧振現(xiàn)象。在變壓器運(yùn)行時(shí)進(jìn)行分合閘操作，一旦其達(dá)到了飽和狀態(tài)就會(huì)產(chǎn)生諧振現(xiàn)象。鐵芯的飽和程度直接影響鐵磁電感強(qiáng)弱，它們之間的關(guān)系是非線性的，同時(shí)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(dá)到飽和狀態(tài)的可能性也就越大。母線系統(tǒng)上出現(xiàn)的鐵磁諧振現(xiàn)象主要包括兩種：并聯(lián)鐵磁諧振和串聯(lián)鐵磁諧振。其中并聯(lián)鐵磁諧振現(xiàn)象通常會(huì)在小電流接地的系統(tǒng)中發(fā)生，而串聯(lián)鐵磁諧振現(xiàn)象通常會(huì)在大電流接地的系統(tǒng)中發(fā)生。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)220kV變電站上既包含了并聯(lián)鐵磁諧振也包含了串聯(lián)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(dǎo)致并聯(lián)鐵磁諧振和串聯(lián)鐵磁諧振，并發(fā)生過電壓?jiǎn)栴}，當(dāng)出現(xiàn)過電壓時(shí)互感器就會(huì)發(fā)生異常例如電壓升高、聲音異常等，嚴(yán)重時(shí)就會(huì)將系統(tǒng)的絕緣部位擊穿進(jìn)而燒毀母線電壓互感器。

二、220KV變電站運(yùn)行操作中的過電壓防范對(duì)策

1.合理提升220kV變電站電容器的總?cè)萘俊Ｔ?20kV變電站日常正常運(yùn)作以及電力能源遠(yuǎn)程輸送的過程當(dāng)中，電容器當(dāng)中的核心電子芯片一直是極其重要的組成裝置設(shè)備之一。在目前社會(huì)的發(fā)展歷程當(dāng)中，技術(shù)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(gè)線圈當(dāng)中的一個(gè)插入到另一個(gè)之中，都能有效提升220kV變電站電容器的總?cè)萘?。在提?20kV變電站電容器的總?cè)萘繒r(shí)也有較為關(guān)鍵的注意事項(xiàng)，當(dāng)220kV變電站出現(xiàn)了過電壓的現(xiàn)象時(shí)，工作人員就要對(duì)變電站電容器當(dāng)中各個(gè)部分的線圈進(jìn)行整體更換。當(dāng)操作過程當(dāng)中出現(xiàn)電力能源截流的現(xiàn)象時(shí)，220kV變電站當(dāng)中的電容器也有可能出現(xiàn)整體容量提升的現(xiàn)象。

2.全面改進(jìn)220kV變電站的系統(tǒng)設(shè)備。電力能源傳送過程當(dāng)中系統(tǒng)設(shè)備的制備水平的高低，有時(shí)能夠?qū)?20kV變電站過電壓現(xiàn)象的防范水平產(chǎn)生直接和顯著的影響。220kV變電站自身的安全運(yùn)行能夠得到全面的保障，與相應(yīng)系統(tǒng)設(shè)備的置辦和設(shè)立有著直接的內(nèi)在關(guān)系。這就要求相關(guān)技術(shù)工作人員，如果想要在日常工作生活當(dāng)中更好的降低220kV變電站出現(xiàn)過電壓現(xiàn)象的頻率，就要全面提升相應(yīng)系統(tǒng)設(shè)備的制備水平。電力行業(yè)在內(nèi)的任何能源供應(yīng)系統(tǒng)都存在精準(zhǔn)的運(yùn)行參數(shù)信息，工作人員要對(duì)220kV變電站運(yùn)行的準(zhǔn)確參數(shù)進(jìn)行更加深入的了解和分析。必要時(shí)，相關(guān)技術(shù)工作人員或者電力能源運(yùn)輸領(lǐng)域的專家可以將斷路電容器結(jié)合應(yīng)用到220kV變電站的運(yùn)行過程當(dāng)中，將PF數(shù)值控制在四百五十以內(nèi)。斷路電容器的有效應(yīng)用，將對(duì)220kV變電站的諧振過電壓現(xiàn)象產(chǎn)生更加有效的防范作用。

3.220kV變壓器進(jìn)行倒閘操作。倒閘操作首先必須注意實(shí)際操作步驟的準(zhǔn)確性。母線停電時(shí)，拉下母線TV的隔離開關(guān)，再將母聯(lián)斷路器拉下來；而送電的操作過程中則是進(jìn)行相反的操作。如果操作過程中，導(dǎo)致母線差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳閘而使其中一條母線停電的情況，則需要及時(shí)拉下母聯(lián)斷路器的隔離開關(guān)，也可以將母線TV的隔離開關(guān)及時(shí)拉下。

其次，要對(duì)運(yùn)行方式的實(shí)際改變進(jìn)行掌握與分析。一般電力調(diào)度規(guī)程中都會(huì)有相關(guān)的明文規(guī)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(fā)生鐵磁諧振。一旦出現(xiàn)這類情況，必須要及時(shí)采取有效的改善措施來將諧振條件進(jìn)行破壞，例如：對(duì)一次接線方式進(jìn)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(tǒng)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(qū)避開。

最后，倒母線操作過程中，將母聯(lián)開關(guān)斷開之后需要對(duì)停運(yùn)母線電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)檢查，主要是檢查其值是否為零，若是母線電壓對(duì)感應(yīng)電壓高，必須要及時(shí)合上斷開的母聯(lián)開關(guān)；若是母線停運(yùn)了一定時(shí)間之后才發(fā)現(xiàn)母線諧振，要第一時(shí)間將母線停運(yùn)，同時(shí)還配置一個(gè)不帶電源的元器件，也能將諧振有效消除。

結(jié)束語：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。220kV變電站已經(jīng)成為各大城市供電的重要樞紐，但在其運(yùn)行操作過程中難免會(huì)發(fā)生過電壓狀況。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220kV變電站運(yùn)行操作提供良好的環(huán)境。