110kV母线电压分析

摘要：某站在进行倒闸操作中，110kV I母线出现电压异常。经分析验证，是系统电容、母线的电压互感器中发生电感，而产生谐振，致使出现110kV I母线电压异常。经过现场破坏谐振条件之后，恢复正常运转。

关键词：110kV 母线电压合格率 分析

1 倒闸操作出现故障

在今年寒冬，某站110kV母线倒闸操作，121开关恢复成正常的热备状态（121开关在断开位置，而两侧的刀闸-3、-1在合位）。图1为现场的接线情况。

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图1 某站110kV I段母线接线运行图

在图1之中，按照某站制定的操作要求，121线路需要带电去为110kV I段母线进行充电，之后121开关才能转化为热备用状态。而就在这项关键步骤中，110kV I段母线电压出现异常情况。

这时的110kVII段母线处于带电运行状态，在123的间隔中只有刀闸与开关，没有任何线路。这个时候的123-1、123-3为断开状态，123开关也是如此；101-3、101-1为合闸状态；100-1、100-2是合闸状态；而101、100、121均在断开状态，只有I-9处于合闸状态，而此时的I段母线电压毫无异常。

将121开关合上之时，110kV I段母线出现强烈电晕声，在主控室中，主控室表盘显示，换算成一次值，I段母线电压分别是UAC：60kV；UBC：50kV；UAB：90kV；由此

可见，母线间电压不稳定，也不对称，还出现明显异常的电晕声音，这时候直接将121开关拉开，电晕声响立马消失。

由于出现异情况，常原因不明确，操作暂停，对故障进行检查，找到故障源头。

2 故障检查处理

100开关检查（型号为3RG4033-6AD01），开关断口处并联有5只均压电容。（100开关位置如图1所示，均压电容在电路中起到限制开关出现开端过程中断口恢复电压的幅值，对开关开端时产生的故障电流有减轻负荷的作用。）

100开关检查（型号LW25-126），开关的断口部位，并未发现并联均压的电容。

将这些开关进行检测之后，将处于断位的121开关再次合上，I段母线并未出现电晕情况。

2.1 对以上的检查结果进行分析，得出以下结论：当电晕出现之时，121、101、100开关都处于断开位置，因此，不会将电送至母线，但是在121开关中发现有5只电容，而其他开关中没有发现；经了解某站的工作情况，以前曾经多次使用121类型开关对110kV I段母线进行充电，也没有出现过母线电晕情况，或者电压异常等问题。因此，便可以进行初步估计，是由于121开关中的均压电容出现损坏，才会导致母线电压有异常情况。

2.2 对121开关均压电容进行停电，并且采用高压试验，来判断是否由高压原因或设备故障引起。结果显示正常，并且在实验过程中，所有线管的设备都正常。可以排除是由于电气设备出现故障引起的可能性。

2.3 通过进一步分析，发现母线中的电压互感器是电磁型，这个可以成等效电感线圈。一个电感线圈，很可能会和其他的等效电容，发生串联性谐振，比如开关中的均压电容、123-3开关中的刀闸对地电容等，都可以产生。便可以导致母线中产生异常电压，从而出现电晕情况。

为了将以上分析进行验证，必须要再次使用121开关向I段母线进行充电，在充电过程中，采用电容分压器，对带电的母线进行检测，看对地电压波形、数值。

以下便是检测结果：B相对地33.5kV；A相对地84.03kV；C相对地31.52kV。也可以从电容分压器中的指示波了解，A相的波形出现严重的畸形情况，B、C皆为正弦波。在正常运作中，对地电压应该是在62.96kV左右。将I-9刀闸拉开，并且电磁式的互感器关闭运行，这时候的三相电压均处于正弦波状态，而母线的异常情况也随之消失。

3 故障原因分析

在电压减小、电流增大，越接近谐振中心之时，电流表中的电压功率表会加快转动速度，这就谐振现象的产生。从上诉的分析和实验中，可以知道母线出现电压异常情况，是因为电感和电容之间出现串联谐振而产生的，等效电路图中便可以对串联谐振有一定了解。如图2所示，由于在条件上的限制，对电感、电容的相对值进行实际测试，得出确切数据，并且开始定量进行分析，只能在判断原因之后，做简单的分析，针对因素进行处理即可。发生串联谐振也是需要在一定的特定条件上才能实现，由于在条件上较为苛刻，容抗便可以等于感抗。元素相关的微小变化，都可能会让谐振出现变化。

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图2 110kV异常等效电路图

由于121-1刀闸A相与母线之间的引线稍短，因此，才会出现对地电容和B、C相有所不同的电容波段出现。而这样的微小变化，就已经满足了谐振产生的条件，才会导致谐振出现在A相中。PT电感线圈中的等效电感感抗，还与对地电容所产生的容抗（母线对地、123-3刀闸对地而产生的等效电容）也可以抵消一部分，但是依然可以呈现感性，并且与123电容的容抗刚好是相等的情况，才会构成了产生串联谐振所需要的条件，在有了基本条件之后，便有了谐振过电压的情况存在。

谐振过电压和正常感应所形成的电压叠加而成，通过母线之时，才会产生畸形高电压，导致母线出现电晕，而这些异常情况实则因为电压过高而形成的。电压值达到82kV以上，而正常运行的母线电压是63kV，相比之下，要高出很多。而如此超负荷的电压，会给电压互感器以及其他的相关设备造成极大的影响，对设备的绝缘体会造成损害，这样的运行方式，在操作过程中，应该及时进行避免，以免对其他设备也造成影响，那就得不偿失了。

而在整个线路中123间隔近期才安装完成，也正是因为有了123间隔的存在，才会让整个系统的参数值都发生了巨大的变化，这些参数的变化，也是导致串联谐振产生的重要因素。如果123-3的刀闸没有接入，那么谐振就没有具备发生的条件，在使用121开关为110kVI段母线充电之时，也不会出现电压异常，对其他设备的绝缘也不会造成影响。

121开关在从充电转为正常热备用状态之时，电压还没有出现异常，主要是因为100开关、刀闸在接入之后，两段母线是连接在一起，母线对地电容发生了改变，也不会构成谐振发生所具备的条件。

在诸多因素之下，恰好构成谐振产生所具备的条件，导致谐振产生。谐振产生之后，

121开关为I母线充电的电压已经超出标准，才会导致电压异常情况存在。

所以，在进行设备运行方式倒换之时，对母线充电一定要避免产生谐振的条件：避免电压互感器提前投入运行。总之，避免产生谐振是电力生产安全的充分必要保障。

4 结语

通过以上分析，在电路运行过程中，设备能否安全运行与产生的电压息息相关。为避免发生故障，需对每一个操作步骤严密把控，破坏谐振所产生的条件。

在以往的电力施工之中，出现故障之后大家都不会首先考虑谐振问题。毕竟谐振产生需要在一个特定的条件之下，从以上实验里，可以得知，在电路之中，出现电压异常情况，有可能是产生谐振而引起，让相关工作人员再次对谐振引起重视。对未来的电力发展而言，这也是一个较好的实例，让相关技术人员能够对谐振有一个较为直观的了解。

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