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變電站發生了過電壓故障，為解決此故障，分析了故障發生的原因，指出了解決故障的相應措施，以期為實際應用提供參考。

關鍵詞：35 kV變電站 過電壓 供電側 受電側

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

電力系統在特定條件下所出現的超過工作電壓的異常電壓升高的現象稱為過電壓。過電壓屬于電力系統中的一種電磁擾動現象，通常是負荷投切的結果。電工設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安全可靠地運行，但此耐受幅度是很有限的，日常實踐中極易出現超出此幅值的過電壓現象，危及電力系統的安全運行。

變電站過電壓就是變電站系統出現電壓異常升高的現象，是指由于種種原因造成的變壓器電壓超過額定電壓的現象，集中表現在變壓器直流母線的直流電壓的異常升高上。當變壓器正常工作時，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線電壓計算，則平均直流電壓Ud=1.35U線=513 V。當過電壓發生時，直流母線上的儲能電容將被充電，當電壓上升至700 V左右時（因機型而異），甚至更高。

變電站過電壓是危害電力系統安全運行的主要因素之一，過電壓一旦發生往往造成電器設備損壞和大面積停電事故[1]，甚至引起意外傷亡，造成人身和財產損失。過電壓產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部過電壓[2]。無論外過電壓還是內過電壓，都受許多隨機因素的影響，需要結合電力系統具體條件進行具體分析。

為合理預防和制止電力系統的過電壓現象，保證居民和企事業單位安全供電，研究過電壓的事故起因，采取合理措施加以限制，是確定電力系統絕緣配合的前提，對于電工設備制造和電力系統運行都具有重要意義。

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

1 故障現象

近期，西峽局檢修工區對35 kV石界河變電站進線隔離開關蛇河2甲刀閘進行觸頭過熱故障處理。在站內設備操作完畢等待線路停電做安全措施時，35 kV站用變發生了過電壓現象。站內照明設備發出刺眼的白光，帶電設備發出異常聲響，持續幾秒鐘后，聲響消失，帶電設備失電。此過電壓現象造成站內直流屏充電模塊、數臺電視及電腦等多臺用電設備損壞。

35 kV石界河變電站是一座末端站，僅一回進線（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

在正常方式運行下，蛇尾變電站為供電側，石界河變電站為受電側，3座上網水電站同時向蛇河線供電，如圖1所示。不論蛇河線哪一側設備停電（沒有失去負載情況下），3座上網水電站均可向另一座變電站供電。當蛇河線兩側變電站突然發生停電故障時，上網水電站的水輪發電機就會因突然失去負載發生飛車事故，發電機就像一根被壓縮了的彈簧瞬間放松彈出去一樣。發電機飛車后，短時間內會出現電壓突然升高，而站用變沒有退出運行，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，進而導致連接在站用變上的低壓用電設備損壞。

3 預防方法及措施

由于變電站過電壓產生的原因不同，因而采取的措施也不相同。過電壓引起的水輪發電機飛車不僅會對發電機造成損壞，也可能造成水電站值班人員人身傷害，并且飛車產生的過電壓現象會使連接在同一電網上的用電客戶設備損壞，造成較大的經濟損失。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生。

1）對于在停車過程中產生的過電壓現象，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。直流制動是將電機減速到一定頻率后，在電機定子繞組中通入直流電，形成一個靜止的磁場。電機轉子繞組切割這個磁場而產生一個制動轉矩，使負載的動能變成電能以熱量的形式消耗于電機轉子回路中，這種制動又稱作能耗制動。由于將能量消耗于電機中會使電機過熱，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定，不能根據實際情況自動調節，因而直流制動不能用于正常運行中產生的過電壓，只能用于停車時的過電壓制動。對于減速（從高速轉為低速，但不停車）時因負載的飛輪轉矩過大而產生的過電壓，可以采取適當延長減速時間的方法來

解決。

2）對蛇河線路的過電壓情況，應將35 kV變電站用變壓器停運解備，防止因線路兩側變電站設備停電，發電機沒有停運解備突然失去負載而飛車造成過電壓。

3）在進行線路檢修時，應提前通知水電站，將連接在需要停電線路上的水輪發電機停運解備；同時還需要提前做好停電應對措施。

4）在進行倒閘操作時，電源側變電站值班運行人員應加強站內設備巡視檢查，在發現有反送電的情況下應立即停止操作，并向上級匯報情況，防止發電機飛車，避免過電壓現象產生。

5）建議水電站能使用帶有飛車保護裝置的水輪發電機，并加強水電站值班人員過電壓危害知識培訓，能在發現過電壓時及時將水輪發電機緊急停止運轉。

參考文獻

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

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