220kV變電運(yùn)行過電壓的防范策略評(píng)價(jià)

趙宇茜

內(nèi)蒙古烏蘭察布電業(yè)局變電管理二處 內(nèi)蒙古烏蘭察布 012000

1 過電壓分類

1.1 暫態(tài)過電壓概述

暫態(tài)過電壓是一種較為常見的過電壓類型，根據(jù)其產(chǎn)生原因的不同，可將其分為諧振過電壓和工頻過電壓。工頻過電壓的發(fā)生原因，主要是由于系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)方式變化或故障的情況而導(dǎo)致過電壓的出現(xiàn)，這種過電壓頻率與工頻相似，而電壓倍數(shù)往往在兩倍以下。通常情況下來(lái)說，220kV變電站在設(shè)計(jì)時(shí)絕緣性能足以承受工頻過電壓的情況，對(duì)于變電過程的影響基本可以忽略不計(jì)，屬于一種較為輕微且無(wú)害的過電壓類型。諧振過電壓是由于電站系統(tǒng)儲(chǔ)能元件出現(xiàn)諧振而產(chǎn)生的過電壓類型，這種過電壓產(chǎn)生條件較為特殊，并且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，過電壓倍數(shù)較大，容易對(duì)設(shè)備造成影響，出現(xiàn)過熱而導(dǎo)致?lián)p壞。而在進(jìn)行處理時(shí)，如果不對(duì)其作好相應(yīng)的修復(fù)，就會(huì)對(duì)變電站的正常運(yùn)行造成極大的影響，甚至出現(xiàn)設(shè)備損壞或工人受傷的情況。

1.2 操作過電壓

操作過電壓發(fā)生，主要是工作人員在對(duì)變電站進(jìn)行倒閘操作時(shí)，產(chǎn)生的一種過電壓類型，主要出現(xiàn)在狀態(tài)轉(zhuǎn)化過程中的過渡階段，這一階段具有較高的不確定性和不穩(wěn)定性，容易出現(xiàn)較高的電壓倍數(shù)，部分時(shí)候出現(xiàn)的電壓倍數(shù)較低，不會(huì)造成較為明顯的設(shè)備損傷或人員安全隱患。但大部分時(shí)候電壓倍數(shù)可能較高，也會(huì)對(duì)變電站的正常運(yùn)行和相關(guān)工作人員的生命安全帶來(lái)極大的威脅，屬于一種不穩(wěn)定過電壓類型。

2 20kV變電運(yùn)行過電壓的因素分析以及防治策略

2.1 諧振過電壓的產(chǎn)生原因以及防范策略

變電站在進(jìn)行運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的諧振過電壓主要分為線型諧振和鐵磁諧振兩種類型。線性諧振的產(chǎn)生原因主要是由于線性或準(zhǔn)線性元件與電容在工作時(shí)出現(xiàn)電路結(jié)構(gòu)諧振的情況，如果電源頻率與系統(tǒng)的固有頻率出現(xiàn)接近狀況，就會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)線性諧振，進(jìn)而引起過電壓。除此之外，如果在變電站運(yùn)行過程中處于不對(duì)稱狀態(tài)，就更有可能出現(xiàn)線性過電壓。通常情況下來(lái)說，線性諧振現(xiàn)象要出現(xiàn)過電壓則需要長(zhǎng)期且緩慢的過程，而產(chǎn)生的過電壓倍數(shù)與損耗電阻情況有較為密切的關(guān)系。

而鐵磁諧振的產(chǎn)生主要是非線性元件與系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)電容電路諧振狀況，鐵芯電感元件在使用過程中由于其電感呈現(xiàn)非線性狀態(tài)，當(dāng)電流達(dá)到臨界值時(shí)，鐵芯中的電感則會(huì)出現(xiàn)平穩(wěn)狀態(tài)，而此時(shí)的電力系統(tǒng)則會(huì)受到電流沖擊或電源電壓出現(xiàn)強(qiáng)烈波動(dòng)，這種狀況都會(huì)導(dǎo)致鐵磁諧振的發(fā)生。鐵磁諧振正在發(fā)生時(shí)，其持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)并且電壓倍數(shù)較大，會(huì)對(duì)設(shè)備的絕緣措施造成極大的影響，除此之外這種諧振類型還會(huì)導(dǎo)致設(shè)備過熱而出現(xiàn)故障，甚至對(duì)系統(tǒng)造成諧波污染，進(jìn)一步影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

由此可見，相較于線性諧振來(lái)說，鐵磁諧振的發(fā)生更為突然，具有一定的反傾狀況，對(duì)于電感的飽和程度有極大的限制，對(duì)變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成的威脅更大。

2.2 斷路器保護(hù)與維護(hù)

根據(jù)諧振過電壓的發(fā)生特點(diǎn)來(lái)看，如果系統(tǒng)在運(yùn)行狀況下處于不對(duì)稱狀況，則諧振過電壓的發(fā)生率更高。所以在進(jìn)行變電站的斷路器的選擇時(shí)，應(yīng)當(dāng)保證斷路器具有高度的同期性和滅弧能力。除此之外，斷路器在進(jìn)行選擇時(shí)，應(yīng)當(dāng)保證斷路器斷口處的電容值較小，這樣能夠有效減少諧振過電壓發(fā)生的幾率，保護(hù)相關(guān)設(shè)備。

2.3 選擇合理的電壓互感器

在進(jìn)行電壓互感器選擇時(shí)，應(yīng)當(dāng)盡可能選擇鐵芯勵(lì)磁性較好的設(shè)備，這樣能夠有效減少或避免鐵芯飽和的狀況。除此之外在進(jìn)行電壓互感器選擇時(shí)應(yīng)用電容式電壓互感器，能夠從源頭上避免鐵磁諧振的產(chǎn)生，這是由于電容式互感器在設(shè)計(jì)時(shí)不存在鐵芯飽和問題，具有高度的安全性，所以在進(jìn)行選擇時(shí)可以予以考慮。

2.4 更換接地方式

在進(jìn)行接地方式的設(shè)置時(shí)，可以選用電壓互感器一次繞組中性點(diǎn)方式對(duì)地接入電阻，但如果情況不允許，也可以選擇其他接地方式作為備用，例如系統(tǒng)中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地。通過合理的接地方式選擇，也能夠避免諧振過電壓的產(chǎn)生。

2.5 調(diào)整諧振參數(shù)

當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)諧振狀況時(shí)，如果工作人員能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)，就僅僅需要對(duì)電容或電感值進(jìn)行調(diào)節(jié)，即可使諧振狀況消失。所以工作人員在進(jìn)行電路參數(shù)的調(diào)整時(shí)，通過合理且科學(xué)的調(diào)整，能夠有效避免諧振狀況的發(fā)生。

3 操作過電壓產(chǎn)生的原因以及預(yù)防措施

在變電站實(shí)際運(yùn)行過程中，容易由于操作原因而引起過電壓的因素，主要在于分合空載線路和切除空載變壓器操作。再進(jìn)行分空載線路時(shí)如果產(chǎn)生過電壓，主要原因都是由于斷路器重燃而導(dǎo)致的，在不斷震蕩的過程中，能量會(huì)逐漸傳遞到線路或電容器上，進(jìn)而累積成為過電壓。而合空載線路主要是由于在震蕩過程時(shí)產(chǎn)生的自由電壓，在穩(wěn)態(tài)電壓的情況下不斷疊加而出現(xiàn)過電壓的情況。

3.1 選擇不重燃斷路器

在進(jìn)行設(shè)置時(shí)選擇不重燃斷路器，能夠在對(duì)恢復(fù)電壓進(jìn)行調(diào)整時(shí)，保證其安全的下降，避免重燃狀況的發(fā)生。通過這種方式，能夠有效避免分空載線路時(shí)發(fā)生過電壓的情況。

3.2 安裝靜止補(bǔ)償裝置

通過安裝靜止補(bǔ)償裝置，能夠有效消除電路系統(tǒng)中的電容效應(yīng)，盡可能的將穩(wěn)態(tài)電壓進(jìn)行限制，從而實(shí)現(xiàn)總電壓的控制。并且還可以在線路末端安裝ZnO避雷器這樣能夠有效控制過電壓在發(fā)生時(shí)的增加倍數(shù)，保證過電壓，即使發(fā)生也控制在設(shè)備可承受的范圍內(nèi)，將過電壓造成的損失進(jìn)一步降低。