浅谈220kV变电站变电运行过电压的防范

文/袁强，国网湖南省电力有限公司长沙供电分公司变电检修公司

1 引言

新时期，220kV变电站建设数量和规模逐渐增加，已成为主流供电站。在220kV变电站变电运行中，过电压现象比较常见，对于电力设备运行安全以及电力操作人身安全造成不良影响。由此可见，亟需对220kV变电站变电运行过电压防范要点进行深入研究。

2 220kV变电站过电压现象

对于220kV变电站的过电压现象，可分为两种，即谐振过电压和操作过电压，对于过电压现象，如果不能及时采取有效的处理措施，就会造成较短时间内，输电线路电压大于正常电压，即产生操作过电压。另外，当出现故障时，会造成电压产生回路，如果变电源持续处于这种运行状态下，就会产生自振问题，随后还会造成电压参数产生周期性变化，同时还会造成非线性设备处于饱和状态，上述现象即为谐振过电压。虽然操作过电压以及谐振过电压均会对220kV变电站的正常运转造成不良影响，但是二者也有一定的区别，比如，操作过电压的持续时间比较短，而谐振过电压的持续时间比较长；另外，谐振过电压的稳定性比较高，因此在操作过程中，当出现这种情况时依然可以继续维持。需要注意，操作过电压的影响因素比较多，复杂程度较高，因此，对于变电站的危害较大。电力企业必须对220kV变电站变电运行中的过电压现象进行详细分析，然后结合实际情况制定针对性防范策略。

3 220kV变电站过电压的产生原理

3.1 空载变压器操作过电压产生的原理

变电站变压器空载运行指的是变压器一次绕组接电源、二次绕组开路的运行工况。如果变压器处于空载运行状态，则当一次绕组连接交流电压后所产生的电流即为空载电流，又被称为励磁电流。在阻断空载变压器时，在断路器截断作用的影响下，空载电流比较小，开关游离作用比较强，如果通过电流，则在电力线路可能会出现熄弧，即截流，进而出现过电压的现象。

3.2 母线系统谐振过电压产生的原理

在220kV变电站运行中，铁磁谐振也会造成过电压现象。在电力系统运行中，如果电压互感器分合闸，则铁芯可达到饱和状态，进而满足谐振条件，此时母线系统中就会产生谐振过电压。铁磁电感为非线性，铁芯饱和程度具有规律性特征，如果电压值不断增加，则铁芯的饱和电感会随之降低。在220kV变电站实际运行中，如果出现接线错误或者电压互感器的伏安特性比较差，则会造成铁芯过饱和，影响开关质量，最终导致铁磁谐振。

4 220kV变电站变电运行过电压的防范

4.1 空载变压器操作过电压的防范措施

4.1.1 改善铁芯，降低空载电流

空载电流是由两个部分所组成的，包括磁化电流和铁损电流，而后者是造成空载电流的关键因素，铁损电流大小会直接影响空载电流大小。铁芯中可产生电流磁通，进而对铁损电流产生较大影响，因此，必须优化内部铁芯。在220kV变电站变电运行中，应减小变压器空载电流，变电站工作人员可安排专业技术人员对铁芯进行定期检查维护，保证铁芯性能稳定。

4.1.2 改变绕组形式

通常情况下，220kV变电站变压器的绕组为纠结式绕组，即在相互靠近的线匝之间插入另一条线匝。通过应用纠结式绕组，能够有效提升绕组间电容以及相邻线匝间的电位差，增加变压器的寄生电容。如果产生过电压现象，则过电压在各个线匝之间均匀分布，可降低过电压对于电路的影响。

4.1.3 采用带并联电阻开关

在截流瞬间，磁场能可转变为电能，进而使得电容充电，因此，如果电阻与开关进行并联，则可有效释放出电感磁场能量。在截流前，如果并联电阻的开关为闭合状态，则可以与电阻并联，在截留后，即可断开开关，此时电阻中可产生电流，可消耗磁场能量。

4.2 母线系统谐振过电压的抑制对策

4.2.1 正确进行倒闸操作

1）改善220kV变电站的运行模式，在母线倒闸过程中，操作人员必须加强防范措施，一旦出现谐振问题，则应及时调整运行模式，改变电路，进而消除谐振影响。2）严格依据相关规定执行倒闸操作，如果母线停电，则首先应拉母线电压互感器隔离开关，然后再拉母联断路器。在送电过程中，首先合断路器，然后再升压，在升压完成后，首先将电压降低至0，再拉断路器。如果母线差动保护动作跳闸，则应及时拉断断路器以及电压互感器。另外，在倒闸过程中，可外接电容，同时还需要投入空载线路以及消弧线圈等等，最后再与电缆线路连接。3）在母线倒闸过程中，如果断开母联开关，则必须对母线电压进行检查，判断是否已降低到0。

4.2.2 防止空载母线充电时发生谐振

如果母联为空载母线充电，并且出现谐振现象，则应及时拉母联断路器，进而有效消除谐振。在送电过程中，首先退出电压互感器，然后再对母线充电，在确保充电过程中没有出现错误后，即可投入电压互感器。如果变压器为空载母线充电，则在大电流系统中，变压器中性点应接地，而在小电流接地系统中，变压器应经消弧线圈接地，通过采取上述措施，能够有效避免电感和电容发生耦合。

4.2.3 控制变电站变电设备质量

变电设备质量会对铁磁谐振产生较大影响。对此，应严格控制变电站设备质量，了解系统运行各项参数，包括电容特征参数、电压互感器励磁特性等等，通过加强设备质量控制，能够有效降低过电压发生率。

5 结语

综上所述，本文主要对220kV变电站变电运行中过电压的防范对策进行了详细探究。在变电站过电压防范过程中，首先应明确过电压的产生原因为空载变压器操作过电压还是母线系统谐振过电压，然后再结合实际情况采取针对性过电压防范对策，这样才能够及时排查变电站故障，保障变电站安全、稳定的运行。