220kV变电运行过电压的防范策略探讨 李韦

220kV变电运行过电压的防范策略探讨李韦
摘要：电力和人们的日常生活有着非常紧密的联系，然而现阶段在220kV变电
站运行操作过程中经常会出现过电压现象，给人们的用电安全带来一定的隐患，
因此需要人们增加对220kV变电站运行操作的重视，采取有效的措施防范过电压
现象的发生。

关键词：220kV变电运行；过电压；防范策略
1变电站过电压现象的概述
所谓变电站变电压现象就是在电力系统中，出现绝缘体破坏的现象，产生这
个现象的原因是因为电压的升高或者是电位差升高。

过电压分为两种，一种是操
作过电压另一种是谐振过电压，故障过渡时产生的持续时间比较短的过电压被称
为操作过电压现象。

所谓谐振过电压现象指的是操作或者故障过程中形成电压回
路自振以及非线性设备的饱和、参数周期性变化所引起的非线性谐振产生的过电压。

属于稳态现象的谐振过电压一般持续时间较长，有时甚至将持续到下一个操
作的出现破坏形成谐振现象条件为止。

负载突变以及线路的分合闸等都是过电压
产生的原因，有很多因素会导致过电压现象的产生。

2过电压原因分析以及防范措施
2.1操作过电压
在分空载线路操作过程中，过电压情况的出现主要是由断路器重燃所引发的。

同时，在振荡的作用下，线路或者电容器中容易受到能量传递因素的影响而导致
过电压不断得到积累。

此外，当进行合空载线路操作时，过电压会因为电感、电
容在系统振动时出现的自由电压叠加到稳态电压中，从而引发过电压现象的出现。

因此，具体的防范策略需要对上述过电压出现的原因而予以制定，例如:(1)断路器可使用不重燃形式，或者断路器具有并联分闸电阻，以此来防止重燃情况的出现。

同时，当把空载线路切除时，此类防范策略可以在一定程度上对过电压出现的概
率予以降低。

(2)将并联电抗器以及静止补偿装置加装在线路中，以此来降低电容
效应的影响，从而有效的对稳态电压予以制约，最终实现总电压将低的目的。

(3)
在变电站线路的首末段安装ZnO避雷器，从而对分合闸出现的过电压阙值予以控制，保证电压处于设备的额定电压范围之中。

另外，当空载变压器切除时，过电压容易在此情况下出现，主要是因为断路
器并非在过零点来切断电感的电流，从而引发电感中剩余的磁场能量转变为电场
能量，导致升高线路电压，进而引发“截流”现象的出现。

因此，为了应对“截流”
而引发的过电压现象，需要制定以下防范策略:(1)优化变压器中的铁芯。

铁芯可建议选择高导磁材质，有助于磁化电流的减小，同时对空载电流的予以限制。

另外，在修理变压器时，需要对铁芯的维护工作予以重视。

(2)断路器需合理选择。

一般
来说，断路器的灭弧能力予以截流生成的过电压值呈正比关系，所以需要对断路
器予以合理的选择。

(3)变压器绕组可为纠结式绕组。

纠结式绕组的应用，其可使
变压器绕组的纵向电容得到增加，从而使得彼此相邻的匝间电位差得到增大，进
而实现在各线匝之间均匀分布电压的目的。

(4)开关需选择带有并联电阻的形式。

在对过电压出现的原因进行分析后发现，利用并联电阻可以有效的建立起能量释
放回路，使得能量可以得到彻底的释放，随后在进行分闸操作，便可大为减少残
余能量，从而实现控制过电压阙值的目的。

2.2暂时过电压
通常来讲，线性谐振与铁磁谐振是变电站工作期间常出现的暂时过电压形式。

其中，对于线性谐振来讲，其指的是系统中的线性电感元件或者与线性相接近的
电感元件，其与系统中的电容形成电路结构，从而导致谐振现象的出现。

同时，
线性谐振容易在电力系统中的固有频率与电源频率相接近的情况下出现，从而引
发过电压情况的出现，并且更容易在不对称工作状态下出现。

最后，作为一个相
对缓慢的发展过程，线性谐振影响过电压阙值的重点在于损耗电阻。

对于铁磁谐振来讲，其指的是系统中的电容与非线性电感元件构成电路结构
而导致谐振的出现。

在铁芯电感元件中，电感呈非线性的状态，并且当电流增加
到一个范围后，铁芯便会不断趋于饱和状态，并使得电感值越加平稳，如此阶段
出现电源电压快速升高或者电流冲击系统等情况时，便可导致铁磁谐振情况的出现。

另外，由于铁磁谐振存在自保持特性，所以过电压可维持较长时间，并可引
发设备的绝缘出现损坏，甚至出现发热以及爆炸，从而导致谐波的出现，所以铁
磁谐振对于变电站能否稳定、安全工作有着直接影响。

因此，作为重点防范的过
电压隐患，具体的防范策略为:(1)选择合理的断路器设备，并予以妥善的维护。

当变电站处于不对称运行状态下时，则容易出现谐振过电压，所以断路器需要选择
具有较强灭弧能力以及存在良好的同期性;另外，在维护断路器时，需要对其三相同期性予以注意。

同时，为了降低谐振出现的概率，断路器断口的均压电容值需
予以严格控制。

(2)电压互感器需合理选择。

在对电压互感器进行选择时，其中的
铁芯励磁特性需要尤为注意，并且如此特性突出，则可容易降低铁芯饱和现象出
现的概率。

另外，电压互感器可选择电容式，从而避免饱和问题的出现，并以此
杜绝铁磁谐振的出现。

(3)优化接地方式。

在电压互感器一次绕组的中性点对地接
入电阻，如情况特殊，可将系统中性点经电阻接地，或经消弧线圈接地。

(4)优化
谐振参数。

如谐振在系统中出现，则单一改变电容或者电感值，则谐振的触发条
件便不再满足，所以需要对电路参数予以改变。

(5)正确的操作顺序和运行方式。

变电站在投运后，其对应参数基本固定，此时频繁的开关操作就有可能使系统满
足谐振过电压的激发条件。

因此，正确的操作顺序和安全的运行方式十分重要。

首先是正确的操作顺序，以母线停电为例，应先拉开母线PT的隔离开关，再拉
开母联断路器;而送电时操作顺序相反。

其次是熟悉运行方式，在操作过程中必须防止断路器断口电容与电压互感器之间发生谐振。

2.3技术装备
经过实践证明，断路器的电容只需要达到低于450PF的条件，铁磁谐振就不
会产生，而当超过900PF时，一般都会出现铁磁谐振的情况。

首先，需要透彻理
解系统参数，在精确计算并且检查励磁特性以及电容等一系列的参数之后，需要
依据相应标准值来判断是不是在谐振范围区之内。

其次，如果想要进一步的达到
改进设备的目的，尽量避免发生上述情况，就务必要根据实际情况完善设备以及
质量，通过运用电容式电压互感器就能够更好的预防谐振现象的发生。

如果按照
设备的需要可直接选用电感式电压互感器进行选择，这个时候我们需要选取伏安
特性高、质量好的设备。

与此同时，还需要完善设备的检修制度，坚持定期检查，保障断路器的性能。

最后，在安装变压器时，加强设备的避雷保护，提前预防过
电压的出现。

2.4正确把握实际操作步骤
当电源向母线升压时，首先要合下断路器，第二步便是再进行升压，直到升
压结束停电时，务必要保证当电压已经降到零时，才可以拉下断路器。

母线停电时，拉下母线TV的隔离开关，再拉下母联断路器；而送电的操作过程中与前面
的操作过程是相反的。

如果在这个操作过程中，导致母线差保护动作跳闸而造成
其中一条母线出现停电的情况，这个时候需要及时拉下母联断路器的隔离开关，也可以及时拉下母线TV的隔离开关。

结论
总之，为了保证220kV变电站可以正常运转，必须对其中过电压现象的出现予以妥善预防，并根据原因来制定出有效的防范策略，进一步保障变电站的稳定安全运行。

参考文献
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