文档介绍：用户变电站过电压分析及其防范措施
用户变电站过电压分析及其防范措施
【摘要】针对110kV用户变电站运行操作过程中的过电压现象,本文通过对投切空载变压器、分合空载母线两种典型操作的分析,从原理上阐述了空载变压器操作过电压和母线系统谐振过电压的产生原因,提出了可以通过减小空载电流、减小变压器绕组电感、增大变压器寄生电容来减少操作过电压,通过倒闸操作的优化和技术设备的改进来减少谐振过电压,并阐述了具体的防范措施。
【关键词】操作;过电压;分析;防范;110kV变电站
中图分类号:TM4文献标识码: A

变压器的空载运行是指变压器的一次绕组接电源,二次绕组开路的工作状况。当变压器空载运行时,一次绕组接上交流电压后在绕组中产生电流,称为空载电流,又称励磁电流。在切除空载变压器时,由于空载电流很小,而断路器切断小电流时开关中去游离作用很强,会在电流不为零时发生强制熄弧的现象,这种现象称为“截流”,截流有可能在变压器上产生过电压。

截流现象是操作空载变压器过程中出现的一种不可避免的物理现象,断路器的截流产生了操作过电压。可以通过减小空载电流、减小变压器绕组电感、增大变压器寄生电容来减少截流过电压。具体措施如下:
(1)改善铁芯。改善铁芯可以减小空载电流。由于空载电流由磁化电流和铁损电流组成,磁化电流产生磁通,铁损电流由铁芯损耗引起, 减小空载电流的关键之处在于变压器的铁芯, 因此提高铁芯质量和改进铁芯结构是两条根本措施, 如采用导磁系数高的冷轧晶粒取代硅钢片, 在变压器大修时严格按照质量标准对铁芯进行检修等。(2)采用纠结式绕组。110kV 变压器为芯式变压器, 采用纠结式绕组可以增大变压器寄生电容。纠结式绕组在电气上相邻的线匝之间插入了绕组中的另一线匝, 从而增加了绕组的纵向电容, 实际相邻的匝间电位差将增大, 这样在过电压时, 起始电压能比较均匀地分布于各线匝之间。(3)使用带并联电阻的开关截流瞬间, 电感中的磁场能转化为电能对电容充电, 此时若开关并联了电阻就可以使电感中的磁场能量得以释放。
2 母线系统谐振过电压
原理分析
铁磁谐振形成的根本原因是系统中存在变压器、电压互感器等铁磁电感, 由于分合闸操作或者故障的暂态过程中铁芯发生饱和作用, 达到了谐振条件。铁磁电感为非线性的, 取决于铁芯饱和程度, 而铁芯饱和程度取决于暂态过程中TV 三相绕组所承受的电压幅值, 电压越高、铁芯越饱和、电感变小。母线系统发生的铁磁谐振分为串联铁磁谐振和并联铁磁谐振。串联谐振发生在大电流接地系统中,并联谐振发生在中性点不接地系统或小电流接地系统中,投切空载变压器时的T 型等值电路相同。
110kV 变电站包含大电流接地系统、小电流接地系统以及中性点不接地系统, 在操作过程中,TV 的非线性电感L 变化范围足够大, 都有可能发生串联谐振和并联谐振产生过电压。过电压可能表现为电压互感器响声异常、母线电压一相或两相升高、电压互感器开口三角形电压升高等现象, 可能导致系统绝缘处击穿, 母线电压互感器过电流烧毁等。
防范措施
母线系统铁磁谐振的具体原因很多, 有接线方式方面的原因; 有电压互感器的伏安特性不好, 铁芯过早饱和; 有母线上接有空载架空