220kV变电站在运行操作过程中过电压的防范方法

温荣权

摘 要：分析过电压现象产生的原因，提出合理有效的防范方法，旨在减少220 kV变电站在运行操作中过电压发生的概率，保证220 kV变电站运行操作的稳定性和可靠性。

关键词：220 kV变电站；运行操作；过电压；防范方法

中图分类号：TM864 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）04-0036-02

220 kV变电站已经成为各大城市供电的重要枢纽，但在其运行操作过程中难免会发生过电压状况。面对这一状况，相关电力企业应根据实际情况，采取防范措施维护变电站的内部设备，为220 kV变电站运行操作提供良好的环境。

1 过电压现象

以福建三钢集团为例，分析过电压现象。目前，三钢集团有2座220 kV变电站，装机容量为400 MVA，真空开关的使用占100%. 随着新区配套工程的建设，真空开关将被大量应用，尽管各单位都采取了各种防范措施，但是仍应该关注其在操作中的过电压问题。

一般来说，220 kV变电站在运行操作中的过电压现象可以分为操作过电压和谐振过电压两种。所谓“操作过电压”是指220 kV变电站在运行操作中出现故障过渡所产生的持续时间较短的过电压；而“谐振过电压”则是指在变电站在操作或者故障过程中形成的电压回路，从而导致自振、非线性设备饱和、电压参数出现周期性变化等现象，使220 kV变电站在运行操作中发生非线性谐振过电压。一般情况下，谐振过电压与操作过电压相比，其持续时间较长，即使发生过电压依然可以处于稳态，甚至有可能持续到下一个操作出现。过电压形成的原因很多，其制约着220 kV变电站的安全运行操作，因此要先确认220 kV变电站运行操作中发生过电压现象的原因，再采取相应措施。

2 母线系统谐振过电压及防范方法

三钢2座220 kV变电站与110 kV变电站、35 kV变电站形成较为完整的配电网络，但随之带来的是配电网内发生问题的影响越来越大，配电网内部谐振过电压就是其中之一。电力系统中具有许多铁芯电感设备，例如发电机、变压器、电流互感器、消弧线圈和并联补偿电抗器等，这些设备大都是呈非线性，和系统的容性负荷组成许多复杂的振荡回路。如果满足一定条件，就有可能激发起持续时间较长的铁磁谐振过电压。谐振是一种稳态现象，谐振电压的持续时间可能很长，特别是轧钢系统保护设置比较敏感，因此，一旦这种过电压发生，往往会造成严重的后果。为了做好防范工作，对其进行以下分析、探讨。

2.1 现象分析

母线系统中的铁磁谐振主要是由互感器、变压器设备上部存在的铁磁电感导致的，当220 kV变电站运行操作为暂态操作方式或者是合闸状态时，那么铁心就会发生相应变化，且铁心本身达到饱和状态时会产生谐振现象。影响铁心磁电感强弱的因素是铁心饱和状态，它属于一种非线性状态。铁心饱和状态在很大程度上是由变电站运行中的电压值决定的。在220 kV变电站运行操作中，如果三线绕组中的电压值越来越高，那么铁心就越容易达到饱和状态。母线系统中的谐振现象主要有串联磁铁谐振和并联磁铁谐振：在小电流接地系统中易出现并联磁铁谐振，而三钢集团目前基本为小电流接地系统，为了避免发生此种谐振，在南区变、长安变、一变和群工变等都装设消弧装置；在大电流接地系统中则易出现串联磁铁谐振。母线系统谐振过电压现象会导致电压互感器声音异常，增大设备运行电压，如果过电压过大超出额定电压，可能会造成系统绝缘层被击穿和母线电压互感器损坏的情况。

2.2 防范方法

2.2.1 改进系统设备

系统设备是支撑220 kV变电站运行操作的重要因素，直接关系着变电站的安全运行。在220 kV变电站运行操作中母线系统谐振过电压的部分原因是由系统设备造成的。为了解决这一问题，首先应充分了解系统参数，精确计算磁特性和电容等参数，并根据相应的标准值判断电压是否在谐振范围内。实践证明，当断路器电容在450 PF以内时，铁磁谐振就不会发生；当断路器电容在900 PF以上时，则会发生铁磁谐振现象。工作人员在母线系统谐振过电压防范过程中应以此为依据，对变电站内部相关设备进行改进，使设备电容满足相关要求，避免谐振过电压现象再次发生。

2.2.2 采取倒闸操作

在220 kV变电站运行操作中，当母线运行不正常时，应立即将控制母线隔离的开关关闭，同时关闭与母线运行操作相关的断路器设备。对母线系统谐振过电压现象可以采取倒闸操作，当母线运行方式和铁磁谐振状况发生改变时，需要改变母线接线方式，阻止谐振情况的发生及蔓延，在必要时要及时切断谐振回路的电源。

3 空载变电器操作过程中过电压及防范方法

3.1 现象分析

当220 kV变电站内部的变压器处于空载运行状态时，其所产生的空载电流是指变压器在一次绕组接通之后所产生的电流，该电流被称为励磁电流。然而，当空载变压器被切除之后，如果其在运行中所产生的电流很小，那么基于游离作用断路器可能会出现熄弧现象，从而导致变压器出现过电压问题。

3.2 防范方法

3.2.1 增加电容器中的电容量

一般情况下，220 kV变电站中的变压器是一种采用芯片的变压器装置，如果要想增加该变压器内部电容器的电容量，可以采用纠结式绕组的形式来实现。在变压器中要增大电容，只有在纠结式绕组上经过变压器的线匝将其插入绕组的另一线匝中的情况下，才可以达到增大电容的目的。在电容增大的同时，线匝的电位差也会发生相应的变化，如果在运行操作中出现过电压状况，那么每个线匝都会对运行电压进行再次分配。

3.2.2 减小空载电流

在空载变压器操作过程中，变压器空载电流主要是由磁化电流和铁损电流组成的，通过改变相关设备的铁心来实现空载电流的变化，减小空载电流，可以有效地控制空载变压器在操作过程中过电压现象的发生。空载变压器中的铁损电流主要来源于铁心损耗，减小其空载电流大小，可以有效改善变压器内部铁心的损耗状况。在220 kV变电站变压器设备中选择质量相对较好的铁心或改善铁心结构，能够减小空载电流。

3.2.3 运用带关联的电阻开关

当变压器在运行操作中出现截流现象时，则该设备中的磁场会转化成电能，从而增加电容器中的电容量。在220 kV变电站系统中运用带关联电阻开关，其电阻会发生相应并联，从而使磁场能量得到充分释放。空载变压器运行操作中，在截流现象发生之前应关闭带关联的电阻开关，使与开关处于状态的电阻被短接，而在截流之后，则应将系统内部开关合理断开，那么电势将会在电感作用下产生相应电流，以此来减弱磁场能量，避免过电压现象产生，保证空载变压器的稳定运行。

4 结束语

处于良好运行状态的变电站能够满足电力用户对电力资源的大量需求，是维持用户正常生活的关键。因此，保证220 kV变电站系统的稳定和安全运行十分重要，它必须成为相关单位的重要工作内容。

参考文献

[1]李琦.220 kV变电站运行操作过程中的过电压分析与防范[J].电力科学与工程，2009，5（09）：116-117.

〔编辑：李珏〕

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