黄应香
(广西电网有限责任公司贺州供电局 广西贺州 542800)
探析220kV变电站运行操作过程中的过电压和防范对策
黄应香
(广西电网有限责任公司贺州供电局 广西贺州 542800)
随着我国经济的快速发展,人们对电力工作的质量要求也越来越高,220kV变电站运行操作过程中,由于操作过电压或者谐振过电压等意外情况经常会出现,所以电气设备的正常运行就严重受到了威胁,有时可能会给电力施工人员带来严重的经济、财产损失,也会导致人身安全无法得到保障。在此背景之下,本文重点针对我国220kV变电站运行操作过程中的过电压和防范对策展开分析,通过问题分析,试图找到一种科学、合理、有效的防范措施,保障我国电力企业的供电稳定与安全。
220kV变电站;运行操作;过电压;防范对策
我国的电力生产应用技术在不断发展,由于220kV变电站已经成为我国城市电力网络传输的重要枢纽,所以在220kV变电站的运行过程中难免会发生谐振过电压以及操作过电压[1]等不良情况,大大影响了我国电力系统的正常、稳定运行,有时会对电力工作人员带来多种不良的施工安全隐患。
1.1 变电站过电压现象
通常来讲,220kV变电站运行操作过程中的过电压指的是,在我国的电力运行系统中,由于电压出现过高或者电位上升的现象,导致电力线路的绝缘性不良,因此,电力施工人员会将电力操作以及电路故障过度时所出现的一种短时间的过电压称之为操作过电压。有时电力施工人员在操作时由于故障所形成的非线性设备饱和或者回路自振以及电力参数发生的阶段性变化等几种现象所引发的非线性谐振而产生的过电压情况又称之为谐振过电压。与操作过电压相比,谐振过电压现象属于一种正常的现象,这种现象发生时由于持续时间较长,有时可能会一直延续到有新的操作方法导致谐振发生的条件终止,这种谐振现象才会消停。在通常的电网运行中,经常会出现操作过电压现象,这种过电压情况一般会表现为电路负载发生突变、电路故障的发生以及电力线路的分合闸等。
1.2 220kV变电站运行中存在的过电压问题
(1)投切空载变压器过电压
投切空载变压器[2]是变压器在运转过程中一次绕组接通电源,但二次绕组处于开路的运行状况,这种状况中形成的电流就被称之为是励磁电流或空载电流,如果切除了空载变压器的情况下,就会受到变小空载电流的干扰,断路器在阻隔电流过程中,较大的游离引力就会在设备开关中产生,此时需要将电流调整为零的状态,如果电流不为零就很容易导致设备强制发生熄弧,此时这种情况就称为截流,因此截流现象是投切空载变压器过电压形成的重要原因。
(2)母线谐振过电压
互感器与变压器之间形成的铁磁感应现象就会被称为铁磁谐振现象[3],如果分合闸操作时就会导致设备进入暂停模式,此时就会改变铁芯状态,如果铁芯一旦饱和就会导致谐振,所以铁芯的饱和程度与铁磁电感强度密切相关,而铁芯饱和度也与电压值有关,即三相绕组形成的电压值改变越大,铁芯就会越饱和,如果一旦出现过电压,互感器中的声音就会出现异常情况,设备电压也会由此而上升,如果情况十分严重就会烧坏系统的绝缘线路,因此导致母线电压互感器的运行受到影响。
2.1 原理分析
空载变压器操作过电压操作是指,变压器的电源设备与变压器的一次绕组相连接、而二次绕组开路的工作状态,当变压器在空载运行时,交流电压就会与一次绕组连接,与此同时,绕组中会产生一定的电流,这种电流就属于空载电流,也被称为花子励磁电流。由于这种空载电流很小,所以当空载变压器一旦被切除以及断路器中的小电流被切断以后,电力开关会产生一种强性的游离作用,此时的电流就会出现一种强制的熄孤现象,此时的电流不为零,这种电流就被视为是截流电流,因此而形成过电压。
2.2 操作过电压具体防范措施
电力施工人员在操作空载变压器的过程中,可以通过以下三种不同的方式防范由于断路器截流而引发的操作过电压情况的出现:
(1)改善铁芯
通过改善铁芯可以有效降低铁芯空载电流的作用力,因为铁损电流与磁化电流一同构成空截电流,铁芯损耗会导致铁损电流产生,磁化电流就会导致磁化电流产生,因此可以发现,铁芯是变压器中可以有效降低空载电流的重要因素,只有通过不断改善变压器中铁芯的结构和提升铁芯的质量才能防止操作过电压的出现,在具体操作中,由于冷轧粒晶的导磁性较高,所以可以通过冷轧晶粒来替代硅钢片,在对变压器进行大面积检修时,要按照严格的电力施工要求与施工质量标准对变压器的铁芯进行检修。
(2)绕组采取纠结式
在220kV的电网中,通常采用的是芯式变压器,因此变压器的寄生电容会随着纠结式绕组的实际情况不断增大,所谓的纠结式绕组是将电气的上下邻线匝与绕组中的另一线匝直接相连,这样可以增大绕组中的纵向电容,匝间电位差的实际电容也会进一步增大,当电路中一旦发生操作过电阻的现象,起始电压就可以均匀分布于各线匝之间。
(3)采用带并联电阻的开关
截流现象出现时,电感中的磁场能会转化为电能,从而对电容不断进行充电,当电阻与电力开关发生并联就可以将磁场能量进行有效释放,截流之前,当闭合并联电阻的开关后,开关并联电阻也就断截,开关当截流之后就可以断开,从此电感中的电势就会对电阻产生一定的电流,此时电感中的磁场能量就会完全被损耗。
3.1 倒闸操作
在倒闸操作时必须保证倒闸操作的科学性,如果母线发生停电现象,应该事先断开母联断路器,后拉TV隔离开关,在送电时要按照相反的顺序进行操作,如果电源在向母线升压过程中,要先合上断路器之后再进行升压操作,升压结束停电后,将电压降至零,然后再将断路器拉下,当操作时可能由于母线差动保护动作而出现跳闸现象从而引发母线断电。在上述操作过程中,电力施工都会有明确的施工流程规定,施工人员必须要避免电磁式电压互感器以及断路器的端口电容产生铁磁谐振现象发生。当发生铁磁谐振现象时,电力人员要立即采取一定的措施终止铁磁谐振的条件发生,例如可以切断谐振回路的电源以及改变一次接线的方式都可以有效破坏谐振条件。此外,还可以在具体的操作中采用增加电容的措施,不断增加电力系统中的电容,另外,还可以通过装设消谐振装置以及短接TV开口三角形绕组的方式,模拟操作相关流程[4]如表1所示(仅供参考)。
表1 变电站倒闸操作模拟流程表
3.2 其他措施
①避免操作过电压。在进行投切空母线操作时,加强母线电压监测,发生铁磁谐振时,应立即合上带断口电容器的断路器,切除回路电容,终止谐振,防止隐患发展形成事故。②中性接地点。增加母线对地电容或减少系统中电压互感器压中性点接地台数,即增大母线的对地感抗,从而减少自振固有频率,避免因系统由东而发生母线铁磁谐振过电压,如:在变电站基建设计时,采用电容式电压互感器。在进行变电站更换电压互感器时,也应尽量选取电容式电压互感器。③继电保护。针对具体事故发生的情况,如在变电站母线发生单相接地,母差保护动作,母联开关跳闸后,如果主变开关先于线路开关动作,将不会引发谐振。因此,建议将只带一条出线(线路开关动作抢在主变开关前动作的可能性较大),同时该出线为不带电源的负载线路时,母线母差保护动作次序调整为:母联开关首先开断后,先跳主变开关,再跳出线开关。
综上所述,之所以会出现变电压的现象,是因为电压或者电压差的不正常变化使得绝缘体损坏而引发这种情况出现。针对不同的操作过电压状况应该采取合理的措施进行科学有效地进行防范,不断维护保护器的安全与评估绝缘配合的的稳定性。所以,积极的掌握220kV变电站运行操作过程中的过电压防范对策,对我国电力运输的稳定安全性的提升,以及不断提高电力供应的质量具有理论意义和实践意义。
[1]李文辉.220kV变电站操作过程中的过电压分析及控制对策[J].科技创新与应用,2015,35:194.
[2]黄剑桥,王支军.220kV变电站运行操作中的过电压防范与控制探究[J].中国高新技术企业,2015,05:141~142.
[3]温荣权.220kV变电站在运行操作过程中过电压的防范方法[J].科技与创新,2014,04:36+38.
[4]陶雄武.220kV变电站运行操作中过电压的分析和防范[J].科技与企业,2014,12:379.
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1004-7344(2016)03-0048-02
2015-12-6
黄应香(1986-),女,助理工程师,本科,主要从事变电运行工作。