浅析220kv变电站运行操作中的过电压与防范措施

【摘要】本文对变电站的过电压进行了阐述，对母线系统谐振过电压以及空载变电器操作过电压进行了分析并提出了相应的对策，并分析了要注意的问题。

【关键词】220kv变电站，运行操作，过电压，防范措施

中图分类号：TM411+.4 文献标识码： A 文章编号：

一、前言

随着我国经济社会的发展，在现在的电网建设中，我国已经将220KV的变电站投入到城区使用，为城区提供电力保障。因此我们要对过电压进行分析和安全防范，从而保证变电站的安全可靠运行。

二、变电站的过电压

过电压是指在电力系统中，出现电压升高或者电位差升高的现象，从而对绝缘产生危害，通常将操作、故障过渡时所出现的持续时间较短的过电压定义为操作过电压。有时候操作或者是故障所形成回路自振和非线性设备的饱和、参数周期性变化等引起的非线性谐振所产生的过电压，这种过电压现象即为谐振过电压。谐振过电压属于稳态现象，通常会持续较长的时间，甚至会持续到出现新的操作将谐振条件破坏才会停止。很多情况都会出现过电压现象，比如故障的发生与排除、线路的分合闸、负载突变等。

一般220kV变电站的接线方式是三相四线制或者三相五线制，中性点接地和变压器中性点同时接地，并连接接地轨道以及总等电位铜排。TN低压电网有一点是直接接地的，电气设备外露的部分通过TNC、TNS以及TNCS等三种方式，通过保护线连接接地线。根据不同的用途，变电站的接地形式通常分为保护接地、防雷接地、防静电接地以及工作接地；接地是否与规范要求相符会对设备安全、人身安全产生直接的影响。根据工程的指标要求，电力系统接地网的接地电阻不大于4欧。变电站开始运行到后续的扩建改造，整个过程会使接地网的结构出现很大的变化。通常一个变电站要保留完整的地网实际联络图和每年的试验参数不是很现实。

三、母线系统谐振过电压的分析及其防范措施

1.母线系统谐振过电压原理

产生铁磁谐振的原因在于系统内包含电压互感器、变压器等铁磁电感，在合闸、分闸操作或短态故障进程中铁芯产生的饱和作用下，形成了满足谐振的相应条件。铁磁电感具有非线性特征，铁芯饱和程度对其有决定性影响，而铁芯的饱和程度又受到暂态进程中三相TV绕组承担电压幅值的影响，因此，电压越高、铁芯越饱和，产生的电感现象则越小。

变电站母线系统引发的铁磁谐振包含串联与并联2种。串联谐振现象一般产生于接地大电流系统中，而并联谐振现象则多发生于不接地中性点及小电流接地系统中。正常运行环境下，无论哪类系统在感性工作进程中都不具备电路的谐振条件。但随着两端铁芯电感电压的逐步提升，电感线圈便会产生涌流现象，令铁芯形成饱和状态，变压器绕组电感值则会随之下降，待寄生电容与变压器绕组电感电抗相同时，便会令系统产生谐振现象。220kV变电站中涵盖小电流、大电流接地系统与不接地中性点系统，在服务操作进程中，只要TV非线性电感有足够大的变化范围，就极易引发并联谐振或串联谐振现象，进而产生过电压。具体的过电压现象可表现为母线一相电压或两相有升高，电压互感器产生异常响声，开口、三角电压有所提升等，它容易导致母线系统的绝缘处被击穿，令系统互感器产生过电流现象，严重时甚至会被烧毁。

2.母线系统谐振过电压的有效防控

引发母线系统铁磁谐振现象的原因种类很多、十分复杂，例如接线方式存在问题，电压互感器具有不良的伏安特性，铁芯产生过早饱和现象，母线连接架空空载线路，断路器三相不同时动作，电缆线路、开关等检修不及时且检修水平有限等。其中，导致铁磁谐振现象的最根本因素在于设备条件，而倒闸操作则是该现象的激发因素。因此，我们可以对倒闸操作与技术设备等环节采取有效措施来防控谐振过电压。

在倒闸操作防控环节，我们首先应明确操作步骤：遇到母线停电时应首先拉母线TV将开关有效隔离，接着拉母联断路装置。在送电环节，操作顺序则恰好相反，即由电源至母线升压过程中首先应闭合断路器，再进行升压。当完成升压后停电时，应首先将电压降低至0，而后拉断路器。当母线差动跳闸保护动作形成一条母线停电时，应及时将母联断路器或TV隔离开关拉开。依据电力调度相关规定，在母线操作倒闸环节，工作人员应有效预防电磁电压互感器同断路器的端口电容产生铁磁谐振现象，一旦发生要马上采取措施改变一次运行接线方式或立即切断谐振回路的电源，从而破坏谐振条件，令运行方式有所改变。另外，我们还可以通过引入消弧线圈、外界电容，投入空载变压器或线路，拉合分段断路器或母联，接入电缆线等方式来提升系统电容值，进而躲避谐振区。

四、空载变电器操作过电压的分析及其防范措施

1.原理分析

配电装置的经济运行是指在保证安全可靠运行及满足供电量需求的基础上，通过对变压器进行合理配置，对变压器的运行方式进行优化选择，对变压器负载实施经济调整，从而最大限度的降低变压器的电能损耗。变压器的经济运行以降低变压器的综合功率损耗为目标，即降低变压器运行中有功功率损耗与因无功功率损耗使其增加的有功功率损耗之和。保障变压器经济的基本要求包括：合理的选择变压器组合的容量和台数；优化选择变压器综合功率损耗最低的经济运行方式；合理调整变压器负载，在综合功率损耗最低的经济运行区间运行。变电器的空载运行是指一次绕组接电源，二次绕组开路的状态。空载电流的产生就是指在变压器处于空载运行的状态时，一次绕组接通后产生的电流，又称为励磁电流。如果空载变压器被切除，在电流很小的情况下，断路器会由于游离的作用而发生熄弧的现象，也称为“截流”，当产生这种现象时就有可能在变压器上出现过电压的状况。

2.防范措施

在变压器的运行当中截流现场会经常发生，是不可避免的一种现象，在断路器的影响下产生了过电压。根据理论上的推算，可以通过减少空载电流、变压器的绕组电感以及增加变压器的电容来减少过电压的发生，具体的操作如下。

（一）改善铁芯。

空载电流主要是由磁化电流和铁损电流组成的，所以通过改善铁芯能够引起空载电流的变化，磁化电流对磁通产生影响，而铁损电流的产生是由铁芯损耗引起的，所以变压器的铁芯是调节空载电流的关键部件，可以使用质量好的铁芯或者对铁芯的结构进行改进，能够减少空载电流的产生，比如用冷轧晶粒代替硅钢片，同时还要对变压器进行仔细的检修。

（二）使用纠结式绕组。

220KV的变压器使用的是芯片变压器，所以通过使用纠结式绕组可以提升变压器电容的容量，主要是因为在纠结式绕组上通过在变压器的线砸之问插入了绕组的另一线砸，就会增加绕组的电容，而且在线砸之间的电位差也会随之增大，当产生过电压式，在各个线砸之间就能够平均的分配电压。

（三）用带关联的电阻开关。

在变压器发生截流的时候，会将磁场转化为电能，电容的容量就会增加，如果采用了带关联的电阻开关将电阻并联就会使磁场的能量得到释放。主要操作就是在截流前将开关闭合，使与开关并联一起的电阻被短接；截流以后将开关断开，电势会在电感的作用下形成电流，就会将磁场能量不断消弱。

五、注意的问题分析

220KV的变电站能够供城区的电能使用，包括了几种不同等级的电压，它的接地系统和中性点不接地系统是供电的重要形式，所以要重视几种操作形式。在设备的操作过程中要尽量避免过电压的产生，不管是谐振过电压还是操作过电压都会对设备以及人身安全产生影响。两种过电压是可以进行分析和防范的，通过采取相应的措施能够有效的避免过电压的发生。在220KV变电站中很多设备都属于储能元件，在系统的运行中常会由于断路器的隔离开关在进行操作时，储能元件在特有的静电场中发生了能量的转换，所以平时要注意储能元件的各项参数。

六、结语

通过分析，我们发现对于不同的过电压我们要采取不同的措施进行防范，而且要科学合理，从而保证绝缘配合的可靠性和保护器自身的安全性，使变电站安全运行。

参考文献

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