淺談220kV變電站變電運行過電壓的防范

文/袁強，國網湖南省電力有限公司長沙供電分公司變電檢修公司

1 引言

新時期，220kV變電站建設數量和規模逐漸增加，已成為主流供電站。在220kV變電站變電運行中，過電壓現象比較常見，對于電力設備運行安全以及電力操作人身安全造成不良影響。由此可見，亟需對220kV變電站變電運行過電壓防范要點進行深入研究。

2 220kV變電站過電壓現象

對于220kV變電站的過電壓現象，可分為兩種，即諧振過電壓和操作過電壓，對于過電壓現象，如果不能及時采取有效的處理措施，就會造成較短時間內，輸電線路電壓大于正常電壓，即產生操作過電壓。另外，當出現故障時，會造成電壓產生回路，如果變電源持續處于這種運行狀態下，就會產生自振問題，隨后還會造成電壓參數產生周期性變化，同時還會造成非線性設備處于飽和狀態，上述現象即為諧振過電壓。雖然操作過電壓以及諧振過電壓均會對220kV變電站的正常運轉造成不良影響，但是二者也有一定的區別，比如，操作過電壓的持續時間比較短，而諧振過電壓的持續時間比較長；另外，諧振過電壓的穩定性比較高，因此在操作過程中，當出現這種情況時依然可以繼續維持。需要注意，操作過電壓的影響因素比較多，復雜程度較高，因此，對于變電站的危害較大。電力企業必須對220kV變電站變電運行中的過電壓現象進行詳細分析，然后結合實際情況制定針對性防范策略。

3 220kV變電站過電壓的產生原理

3.1 空載變壓器操作過電壓產生的原理

變電站變壓器空載運行指的是變壓器一次繞組接電源、二次繞組開路的運行工況。如果變壓器處于空載運行狀態，則當一次繞組連接交流電壓后所產生的電流即為空載電流，又被稱為勵磁電流。在阻斷空載變壓器時，在斷路器截斷作用的影響下，空載電流比較小，開關游離作用比較強，如果通過電流，則在電力線路可能會出現熄弧，即截流，進而出現過電壓的現象。

3.2 母線系統諧振過電壓產生的原理

在220kV變電站運行中，鐵磁諧振也會造成過電壓現象。在電力系統運行中，如果電壓互感器分合閘，則鐵芯可達到飽和狀態，進而滿足諧振條件，此時母線系統中就會產生諧振過電壓。鐵磁電感為非線性，鐵芯飽和程度具有規律性特征，如果電壓值不斷增加，則鐵芯的飽和電感會隨之降低。在220kV變電站實際運行中，如果出現接線錯誤或者電壓互感器的伏安特性比較差，則會造成鐵芯過飽和，影響開關質量，最終導致鐵磁諧振。

4 220kV變電站變電運行過電壓的防范

4.1 空載變壓器操作過電壓的防范措施

4.1.1 改善鐵芯，降低空載電流

空載電流是由兩個部分所組成的，包括磁化電流和鐵損電流，而后者是造成空載電流的關鍵因素，鐵損電流大小會直接影響空載電流大小。鐵芯中可產生電流磁通，進而對鐵損電流產生較大影響，因此，必須優化內部鐵芯。在220kV變電站變電運行中，應減小變壓器空載電流，變電站工作人員可安排專業技術人員對鐵芯進行定期檢查維護，保證鐵芯性能穩定。

4.1.2 改變繞組形式

通常情況下，220kV變電站變壓器的繞組為糾結式繞組，即在相互靠近的線匝之間插入另一條線匝。通過應用糾結式繞組，能夠有效提升繞組間電容以及相鄰線匝間的電位差，增加變壓器的寄生電容。如果產生過電壓現象，則過電壓在各個線匝之間均勻分布，可降低過電壓對于電路的影響。

4.1.3 采用帶并聯電阻開關

在截流瞬間，磁場能可轉變為電能，進而使得電容充電，因此，如果電阻與開關進行并聯，則可有效釋放出電感磁場能量。在截流前，如果并聯電阻的開關為閉合狀態，則可以與電阻并聯，在截留后，即可斷開開關，此時電阻中可產生電流，可消耗磁場能量。

4.2 母線系統諧振過電壓的抑制對策

4.2.1 正確進行倒閘操作

1）改善220kV變電站的運行模式，在母線倒閘過程中，操作人員必須加強防范措施，一旦出現諧振問題，則應及時調整運行模式，改變電路，進而消除諧振影響。2）嚴格依據相關規定執行倒閘操作，如果母線停電，則首先應拉母線電壓互感器隔離開關，然后再拉母聯斷路器。在送電過程中，首先合斷路器，然后再升壓，在升壓完成后，首先將電壓降低至0，再拉斷路器。如果母線差動保護動作跳閘，則應及時拉斷斷路器以及電壓互感器。另外，在倒閘過程中，可外接電容，同時還需要投入空載線路以及消弧線圈等等，最后再與電纜線路連接。3）在母線倒閘過程中，如果斷開母聯開關，則必須對母線電壓進行檢查，判斷是否已降低到0。

4.2.2 防止空載母線充電時發生諧振

如果母聯為空載母線充電，并且出現諧振現象，則應及時拉母聯斷路器，進而有效消除諧振。在送電過程中，首先退出電壓互感器，然后再對母線充電，在確保充電過程中沒有出現錯誤后，即可投入電壓互感器。如果變壓器為空載母線充電，則在大電流系統中，變壓器中性點應接地，而在小電流接地系統中，變壓器應經消弧線圈接地，通過采取上述措施，能夠有效避免電感和電容發生耦合。

4.2.3 控制變電站變電設備質量

變電設備質量會對鐵磁諧振產生較大影響。對此，應嚴格控制變電站設備質量，了解系統運行各項參數，包括電容特征參數、電壓互感器勵磁特性等等，通過加強設備質量控制，能夠有效降低過電壓發生率。

5 結語

綜上所述，本文主要對220kV變電站變電運行中過電壓的防范對策進行了詳細探究。在變電站過電壓防范過程中，首先應明確過電壓的產生原因為空載變壓器操作過電壓還是母線系統諧振過電壓，然后再結合實際情況采取針對性過電壓防范對策，這樣才能夠及時排查變電站故障，保障變電站安全、穩定的運行。