220 kV变电站的过电压问题分析与防范

陕西高智电力咨询有限公司 翟羽羽

220 kV变电站的过电压问题分析与防范

陕西高智电力咨询有限公司 翟羽羽

随着经济的发展，我国的电网技术也迅速发展，220 kV变电站已成为城市供电的主流供电站。但是，在实际操作运行中，过电压现象时有发生，给供电系统带来了严重的安全隐患。 在220 kV变电站的实际运行中，操作过电压和谐振过电压是遇到频率最高的两种过电压现象，它们会对设备甚至是人体产生很大危害。本文，笔者主要分析了空载变压器操作过电压和母线系统谐振过电压产生的原因，并提出了相应的防范措施，以期对同行有所参考。

一、空载变压器操作过电压

变压器的空载运行是指变压器一次绕组接电源、二次绕组开路的工作状况。在变压器空载运行时，一次绕组接上交流电压后所产生的电流叫做空载电流，也称励磁电流。在阻断空载变压器时，由于断路器的截断作用，空载电流很小，此时开关的游离作用很强，当有电流通过时，线路中很可能会发生强制熄弧的现象，这种情况叫做截流。通常，截流会产生过电压现象。为防止这一现象的发生，可采取如下措施。

1.减小空载电流。空载电流由磁化电流和铁损电流组成，铁损电流是空载电流的关键所在，其大小直接影响空载电流的大小。铁芯会产生电流磁通，从而影响铁损电流，因此，减小空载电流的最优措施就是改善内部铁芯。在实际工作中，选用高质量的铁芯，改善铁芯的结构，可以有效地降低铁损电流，从而减小变压器的空载电流。变电站应安排专业人员，对变压器铁芯进行定期检查，确保变压器铁芯性能的稳定。

2.改变变压器绕组方式。变压器绕组通常采用纠结式绕组。对于在电气上相互靠在一起的线匝，在这些线匝之间插入另一种线匝的方式叫做纠结式绕组。采用纠结式绕组的方式大大增加了绕组间的电容，从而增大了相邻线匝间的电位差，使得变压器的寄生电容增加。当有过电压产生时，过电压可以很均匀的分布在各个线匝之间，从而降低了过电压对电路的影响。

3.改变开关的电路结构。不同的开关电路结构对于截流电流的影响也不相同。对于整个电路来说，在开关截流的瞬间，电路中会产生磁场能，磁场能会转化为电能，并对电容充电。此时，如果开关并联了电阻，那么磁场的能量就能被释放，而电容的充电也就不会发生。在变压器的运行过程中，要运行的电压不能超过额定电压的105%。因此，即使在额定电压下工作，切除变压器空载后，电路中也会产生过电压，当开关并联电阻后后，大大降低了过电压的持续时间，使得过电压产生的能量相对较小，大大降低了其对整个系统的影响。

二、母线系统谐振过电压

在变电站的运行过程中，铁磁谐振也会产生过电压。在整个系统中，变压器电压互感器在分合闸时，铁芯达到了饱和状态，满足了谐振条件，在一定的条件下，母线系统就会产生谐振过电压。铁磁电感是非线性的，在特定条件下，铁芯的饱和程度具有一定的规律性，随着电压值的增加，铁芯饱和电感会逐渐变小。在变电站的实际运行中，接线方式错误、电压互感器伏安特性较差使得铁芯过早饱和、开关质量不合格、检查方式不当等因素，都可能产生母线系统铁磁谐振。防止母线系统谐振过电压产生的常有措施如下。

1.严格倒闸操作程序，严防倒闸错误操作。产生铁磁谐振的关键在于倒闸的操作，所以，在倒闸操作阶段，在设备和技术人员方面都要加强防范措施。对于倒闸的步骤要严格把关，具体来说，当母线停电时， 先拉母线电压互感器隔离开关，再拉母联断路器；送电时， 操作顺序相反；电源向母线升压时， 先合断路器再升压， 升压结束停电时， 应先将电压降到0，再拉断路器，当母线差动保护动作跳闸导致母线停电时， 要及时拉开母联断路器的隔离开关或母线电压互感器的隔离开关。只有严格按照倒闸的操作步骤进行，才能有效防止铁磁谐振的发生，从而避免母线系统谐振过电压的产生。

2.严格控制变电站变电设备的质量。变电设备质量的好坏直接影响铁磁谐振的产生与否。变电站应该从变电设备方面入手，避免铁磁谐振的产生。具体来说，要提高变电设备的质量，掌握系统的相关参数，如系统的电容特征参数、电压互感器的励磁特性等。通过对这些设备性能的控制，有效防范过电压的产生。

3.提升变电站的整体技术水平。提升技术人员的专业水平，通过相关测量计算，技术人员要能够判断变电设备是否在谐振范围内。此外，采用新的技术也可以防止过电压的产生，如采用互感式电压互感器，可以有效防止断路器断口电容产生铁磁谐振。

三、结论

目前，220 kV变电站已经成为城市供电不可或缺的一部分，已成为城市供电的重要枢纽。无论是大电流接地系统，还是小电流接地系统，都要根据实际情况，采取合适的过电压防范措施，确保变电站的稳定运行。