变电站变压器的防雷保护

1、变电站变压器的防雷保护摘要：文章分别对变电站中的三绕组变压器、自耦变 压器、配电变压器以及变压器中性点的防雷保护进行了详细 的探讨与分析，以供参考。关键词：变电站 变压器 防雷保护前言：雷电是不可避免的自然灾害， 冲击电流大， 放电时间短， 感应电压高。据有关统计资料表明，雷击事故一般占变电站 变压器事故总数的 3 0 % 以上，并且有逐年上升的趋势。因 此，提高变压器的防雷可靠性迫在眉睫。为了防止雷电波对 配电变压器的侵害，保证配电变压器安全运行，下面将对常 见的几种形式的变压器防雷保护进行分析。1. 三绕组变压器的保护 当变压器高压侧有雷电波侵入时，通过绕组之间的静电 感应和电磁感应，会使

2、低压侧出现过电压。双绕组变压器在正常运行时，高压侧和低压侧的断路器 一般都是闭合的，两侧都有避雷器保护。所以一侧来波在另 一侧感应产生的过电压，不会对绕组绝缘造成损害。三绕组变压器在正常运行时，可能出现只有高、中压绕 组工作而低压绕组开路的情况。此时，当高压或中压侧有雷 电波侵入时，因处于开路状态的低压侧对地电容较小，可能 使低压绕组上的感应过电压静电分量达到很高的数值，以致 危害低压绕组的绝缘，所以有必要考虑保护问题。由于静电感应过电压使低压绕组三相电位同时升高，所 以只要在任一相绕组出口处对地加装一个避雷器，即可保护 三相绕组。但若变压器低压侧接有 25m 以上金属外皮电缆 时，因其对地电

3、容增大，已足以限制静电感应过电压，故可 不必再装避雷器。三绕组变压器的中压侧虽然也有开路运行 的可能，但其绝缘水平较高，所以除了高中压绕组的变比很 大的以外，一般都可不必装设限制静电感应过电压的避雷 器。分裂绕组变压器和三绕组变压器类似，在运行中同样可 能有一个分支绕组开路，所以也应在每个分支绕组的任一相 出口处，装设一个避雷器保护。2. 自耦变压器的保护 为了减小系统的零序阻抗和改善电压波形，自耦变压器 除了高、 中压自耦绕组外， 还有一个三角形接线的低压绕组。 在这个低压绕组上同理应装设限制静电感应过电压的避雷 器。此外，由于自耦变压器中的波过程有其自己的特点，因 此其保护方式与其他变压器

4、也有所不同。当幅值为 U0 的侵入波加在自耦绕组的高压端 A 时，绕 组中电位的起始分布、稳态分布以及最大电位包络线，都和 中性点接地的单绕组相同。 在开路的中压端子 A' 上出现的最 大电压约为高压侧电压 U0 的 2/k 倍（ k 为高压侧与中压侧的 变比），这可能使处于开路状态的中压端套管闪络，因此在 中压端套管与断路器之间应装设一组避雷器保护。此外，在自耦变压器的防雷保护中还应注意下述情况： 当中压侧接有出线时，相当于 A' 点经线路波阻抗接地。由于 绕组对冲击波的阻抗比线路波阻抗大得多，当高压侧有雷电 波袭来时， A'点相当于接地，过电压主要加在 AA'

5、; 绕组上， 可能使它损坏。同样，当高压侧接有出线而中压侧来波时， 也如此。 AA' 段绕组愈短（即高中压的变比愈小）时上述情 况愈危险。因此当变压比小于 1.25 时，在高压端 A 和中压 端 A' 之间还应加装一组避雷器， 这组避雷器的灭弧电压还应 大于高压或中压侧接地短路条件下 AA' 上所出现的最高工频 电压。3. 变压器中性点的保护对于 110kV 及以上的中性点直接接地系统， 由于继电保 护的需要，可能有一部分变压器的中性点不接地运行。如果 变压器中性点的绝缘不是按线电压设计 （例如 110kV 变压器 中性点用 35kV 级绝缘， 220kV 变压器中性点

6、用 110kV 级绝 缘），需在中性点装设避雷器保护。如果变压器中性点绝缘 按线电压设计，但变电站为单进线单台变压器运行时，中性 点也需装设避雷器。这是因为当变压器三相进波时，中性点 的过电压可达进线端电压的 2 倍。中性点避雷器的冲放电压 应低于变压器中性点的冲击耐压，灭弧电压应大于因电网一 相接地而引起的中性点电位升高的稳态值，以免避雷器爆 炸。在中性点直接接地的电网中，一相接地时中性点电位升 高的稳态值最大可达最高运行线电压的 0.35 倍，所以变压器 的中性点保护可以采用灭弧电压等于 0.4 倍系统最高运行线 电压的避雷器。对于 35kV 及以下中性点不接地或不直接接地系统的变 压器中

7、性点，一般不需装设保护装置。4. 配电变压器的保护 配电变压器的保护，其高压侧应装设氧化锌、阀式避雷 器保护，避雷器应尽可能靠近变压器装设，其接地线应与变 压器的金属外壳以及低压侧中性点（变压器中性点绝缘时则 为中性点的击穿保险器的接地端）连在一起共同接地；并应 尽量减小接地线的长度，以减小其上的电压降。这样，避雷 器动作时，作用在变压器主绝缘上的就主要是避雷器残压， 不包括接地电阻的电压降。这种共同接地的缺点是避雷器动 作时引起的地电位升高，可能危害低压用户安全，应加强低 压用户的防雷措施。运行经验证明，如果只在高压侧装设避雷器，还不能免 除变压器遭受“正、反变换过电压”的危害。所谓“反变换

8、” 过电压是指高压侧线路受到直击或感应雷击使避雷器动作 时，接地电阻上的冲击大电流电压降，将同时作用在低压绕 组的中性点上；此时因低压线路相当于经不大的导线波阻抗 接地，大部分电压降将加在低压绕组上，经过电磁耦合，按 变比关系在高压绕组上感应出过电压。由于高压绕组出线端 的电位受避雷器固定，在高压绕组上感应出的这种过电压， 将沿高压绕组分布，在中性点上达到最大值，可能击穿中性 点附近的绝缘，也会危及绕组的纵绝缘。因此，为了防护上 述正、反变换过电压，还应在配电变压器的低压侧加装氧化 锌避雷器。参考文献：1 宋剑白 .配电变压器防雷措施的探讨 J. 煤炭技 术,2007,(06).2 刘明成 .配电变压器及配电线路设备防雷电袭击的保 护措施 J.黑龙江科技信息 ,2008, (06).3 马福,汤李佳 ,彭厉.配