摘要：随着社会经济的深入发展，人们对电力的需求量也越来越大，电网技术也随之快速发展，220KV变电站已成为现代城市电网建设中的主要枢纽。实际操作过程中，220kV变电站必然会出现过电压或者谐振过电压等等现象，会直接影响到设备的正常运行与工作人员的生命安全。因此，本文对220kV变电站变电运行过电压的防范措施进行分析。
关键词：220kV变电站；变电运行；过电压；防范措施
就目前的电网建设来看，220kV的变电站已经被广泛地应用在城区供电用系统中，从而为城区的供电提高保障。但是在220kV变电站运行操作中常常会发生过电压问题，使电压出现骤升骤降，或者因为电位差的突然升高而破坏原来电压的稳定状态。过电压包括两种类型：谐振过电压和操作过电压，这是220kV变电站运行操作中最经常发生的过电压问题。
1过电压原理
1.1操作过电压的原理
在确保配电装置安全稳定运行同时能够满足供电需求的基础上，可以实现其经济运行。在进行配电装置经济运行时可以利用合理配置变压器的参数和部件，优化变压器运行工作的方式，同时将经济调整应用于变压负载之上，最终将变压器自身电能的损耗降到最低。变压器经济运行的最终目的就是将变压器损耗的综合功率尽可能地降低，也就是将变压器运行操作中耗费的有功功率和因为损耗有功功率而提高的有功功率耗费之和。要想保证变压器能够经济运行就需要满足以下条件：首先要选择合适的组合变压器的个体数量和整体参数，其次还要优先将变压器的运行方式设置为损耗功率最少的经济运行，最后还要将变压器的负载大小调整好，使其能够在损耗综合功率最小的运行区间内运行。
所谓变压器空载运行就是指一次绕组时接通电源而二次绕组时断开线路的运行情况。通常在变压器进行空载运行时，其一次绕组时产生的电流就是励磁电流。当空载的变压器被隔离出线路系统之后，如果此时的电流比较小，那么就会因为断路器的游离而产生息弧的问题，这种情况也叫做“截流”。变压器在运行操作过程中发生“截流”现象时，那么就非常可能出现过电压的问题。
1.2谐振过电压的原理
如果在互感器或、变压器上具有一定的铁磁电感那么就很可能出现铁磁谐振现象。在变压器运行时进行分合闸操作或者出现暂态情况时就会使铁芯发生变化，一旦其达到了饱和状态就会产生谐振现象。铁芯的饱和程度直接影响铁磁电感强弱，它们之间的关系是非线性的，同时电压的大小又能决定铁芯的饱和程度，三相绕组的电压越大那么铁芯达到饱和状态的可能性也就越大。母线系统上出现的铁磁谐振现象主要包括两种：并联铁磁谐振和串联铁磁谐振。其中并联铁磁谐现象通常会在小电流接地的系统中发生，而串联铁磁谐振现象通常会在大电流接地的系统中发生。经过研究发现220kV变电站上既包含了并联铁磁谐振也包含了串联铁磁谐振的形式。一旦电感变化的范围增加那么就很可能导致并联铁磁谐振和串联铁磁谐振发生过电压问题，当出现过电压时互感器就会发生异常例如电压升高、发出的声音出现异常等，严重时好会将系统的绝缘部位击穿进而烧毁母线电压互感器。
2 220kV变电站变电运行过电压的防范措施
2.1空载变压器操作过电压的防范措施
在操作空载变压器过程中，会产生一种无法避免的物理现象，即截流，由于断路器的截流而产生操作过电压的问题，可采取如下措施进行防范：
2.1.1改善铁芯
改善铁芯对空载电流有一定的降低作用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因为磁化电流、铁损电流共同组成空载电流，而磁化电流会产生磁通，铁芯损耗引起铁损电流，所以变压器的铁芯就是降低空载电流的关键因素。进一步改进铁芯结构，提高铁芯的质量是两种基本措施，可利用冷轧晶粒代替硅钢片，因为冷轧晶粒的导磁系统比较高。在大修变压器时，要严格根据相关的质量标准检修铁芯。
2.1.2绕组采取纠结式
220kV变压器是芯式变压器，如果其绕组方式为纠结式绕组，则变压器的寄生电容就会有所增大。纠结式绕组是把绕组中另一线匝直接插入到电气上相邻的线匝之间，使得绕组的纵向电容有所增加，而实际相邻的匝间电位差也会进一步增大，从而在出现过电压现象时，起始电压可以在各线匝之间均匀的分布。
2.1.3采用带并联电阻的开关
在截流的一瞬间电感中的磁场能会转化为电能，对电容进行充电。这时如果开关与电阻并联就可以释放电感中的磁场能量。在截流前带并联电阻的开关闭合后，就短接了开关并联电阻，在截流后开关再断开，电感中的电势就会对电阻形成电流，从而电感中的磁场能量就会被消耗掉。
2.2母线系统谐振过电压的防范措施
2.2.1倒闸操作
当母线停电时，先把母线TV隔离开关拉下来，再拉下母联断路器；送电时则执行相反的操作顺序。当电源向母线升压时，要先将断路器合下再进行升压，当升压结束停电时，要先把电压降至归零，再拉下断路器。如果母线差动保护动作跳闸而造成一条母线停电，则要把母联断路器的隔离开关及时拉下，或者拉下母线TV的隔离开关。其次要注意运行方式的改变。通常相关的电力调度规程中都会做出明确的规定：在进行母线倒闸操作的过程中，值班人员要避免断路器断口电容和电磁式电压互感器发生铁磁谐振。一旦出现铁磁谐振的情况，要马止采取一切措施来破坏谐振条件。第三，在操作过程中增加电容。可以通过其他方法增加系统中的电容值，比如外接电容、投入空载线路、分段断路器、拉合母联以及投入空载线路等措施，以便躲开谐振区。第四，可以采取短接TV开口三角形绕组或者装设消谐装置的方法。相关工作人员除了要根据操作规程做正常处理外，还可以按照实际情况瞬间短接TV开口三角形绕组，或者设置诸如消谐管、阻尼电阻等消谐设备，从而消除谐振，这种作法可以非常有效的消除谐振，特别是分频谐振。第五，在倒母线操作过程中，断开母联开关后要马上对停运母线电压进行检查，查看其是否为零，如果母线电压高于感应电压，则要将断开的母联开关马上合上；如果在母线停运了很长时间后才发现母线谐振，要及时停运母线，并带上一个不带电源的元器件以便可以消除谐振。
2.2.2技术设备
首先要掌握系统参数，对电容、励磁特性等都要进行准确的检查和计算，然后根据标准的数值判断是否在谐振的范围之内，通过不断的实践，控制断路器的电容在450PF下就不会产生铁磁谐振，当大于900PF时，一般情况下会发生谐振现象。其次要对设备进行改进，用电容式电压互感器就要可以避免铁磁谐振的发生，如果根据设备的需求选用电感式电压互感器，就要选择质量好、伏安特性高以及励磁感抗高的设备。同时还要对设备进行定期的检修，提高断路器的性能。最后采用避雷器保护的装置，将避雷器安装在变压器上能够有效的避免过电压的产生。
结束语：
总而言之，随着城市建设脚步的加快，电力系统的不断更新对电力的保护系统提出了更高的要求。为满足城市人口的供电需求，就要针对不同过电压情况采取对应的防范措施。作为相关研究人员要针对当前过电压发生的原因进行深入的分析，并针对性提出改善措施，对于保障变电站安全稳定运行具有一定的现实意义。
参考文献：
[1]220kV变电站运行操作中过电压的分析和防范[J].陶雄武.科技与企业.2014（12）
[2]220kV变电站在运行操作过程中过电压的防范方法[J].温荣权.科技与创新.2014（04）
论文作者:周广,杨兴海,陶洪友,李振林,程极
论文发表刊物:《电力设备》2018年第35期
论文发表时间:2019/5/24
标签：过电压论文; 谐振论文; 母线论文; 变压器论文; 绕组论文; 变电站论文; 操作论文; 《电力设备》2018年第35期论文;