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配电变压器防雷保护措施分析及应用

  我国共有2400个县级农村电网及280个城市电网,配电变压器数量达数百万台,加之我领土地广阔,且雷暴日偏多,如南方某些地域年雷暴日高达100~130日,配电变压器受雷电波损害较为严重,这不仅给供电企业带来极大的经济丧失,而且严重影响供电可靠性。为此,为了防止雷电波对配电变压器的损害,保证配电变压器安全运行,有必要对配电变压器防雷维护办法逐一剖析,从而有选择性的采用恰当的防雷维护办法。

  1 配电变压器防雷维护办法   

  (1) 在配电变压器高压侧装设避雷器。依据SDJ7-79《电力装备过电压维护设计技能规程》规定:配电变压器的高压侧一般应采纳避雷器维护,避雷器的接地线和变压器低压侧的中性点以及变压器的金属外壳三点应衔接在一起接地。这也是部颁DL/T620-1997《交换电气装置的过电压维护和绝缘配合》推选的防雷办法。   

  然而,大批钻研和运行经验均表明,仅在高压侧采纳避雷器维护时,在雷电波作用下仍有毁坏现象。一般地域年毁坏率为1%,在多雷区可达5%左右,个别100雷暴日的雷电运动特别强烈地域,年毁坏率高达50%左右。究其重要原因,乃是雷电波侵入配电变压器高压侧绕组所引起的正、逆变换过电压造成的。正、逆变换过电压发生的机理如下:   

  ①逆变换过电压。即当3~10kV侧侵入雷电波,引起避雷器动作时,在接地电阻上流过大批的冲击电流,发生压降,这个压降作用在低压绕组的中性点上,使中性点电位升高,当低压线路对比长时,低压线路相当于波阻抗接地。因此,在中性点电位作用下,低压绕组流过较大的冲击电流,三相绕组中流过的冲击电流方向雷同、大小相等,它们发生的磁通在高压绕组中按变压器匝数比感应出数值极高的脉冲电势。三相脉冲电势方向雷同、大小相等。由于高压绕组接成星形,且中性点不接地,因此在高压绕组中,虽有脉冲电势,但无冲击电流。冲击电流只在低压绕组中流通,高压绕组中没有对应的冲击电流来平衡。因此,低压绕组中的冲击电流整个成为激磁电流,发生很大的零序磁通,使高压侧感应很高的电势。由于高压绕组出线端电位受避雷器残压固定,这个感应电势就沿着绕组散布,在中性点幅值最大。因此,中性点绝缘容易击穿。同时,层间和匝间的电位梯度也相应增大,可能在其他部位产生层间和匝间绝缘击穿。这种过电压首先是由高压进波引起的,再由低压电磁感应至高压绕组,通常称之为逆变换。   

  ②正变换过电压。所谓正变换过电压,即当雷电波由低压线路侵入时,配电变压器低压绕组就有冲击电流通过,这个冲击电流同样按匝数比在高压绕组上发生感应电动势,使高压侧中性点电位大大进步,它们层间和匝间的梯度电压也相应增添。这种由于低压进波在高压侧发生感应过电压的历程,称为正变换。实验表明,当低压进波为10kV,接地电阻为5Ω时,高压绕组上的层间梯度电压有的超过配电变压器的层间绝缘全波冲击强度一倍以上,这种情形,变压器层间绝缘确定要击穿。   

  (2) 在配电变压器低压侧加装普通阀型避雷器或金属氧化物避雷器。这种维护方法的接线为:变压器高、低避雷器的接地线、低压侧中性点及变压器金属外壳四点衔接在一起接地(或称三点共一体)。   

  运行经验和实验钻研表明,对绝缘良好的配电变压器,仅在高压侧装设避雷器时,仍有产生由于正、逆变换过电压造成的雷害事故。这是因为高压侧装设的避雷器对于正变换或逆变换过电压都是无能为力的。正、逆变换过电压作用下的层间梯度,与变压器的匝数成正比,与绕组的散布有关,绕组的首端、中部和末端均有可能损坏,但以末端较危险。低压侧加装避雷器可以将正、逆变换过电压限制在必定范畴之内。   

  (3) 高、低压侧接地离开的维护方法。这种维护方法的接线为高压侧避雷器单独接地,低压侧不装避雷器,低压侧中性点及变压器金属外壳衔接在一起,并与高压侧接地离开接地。   

  钻研表明,这种维护方法应用大地对雷电波的衰减作用可基础上打消逆变换过电压,而对正变换过电压,盘算表明,低压侧接地电阻从10Ω降至2.5Ω时,高压侧的正变换过电压可下降约40%。若对低压侧接地体进行恰当的处置,就可以打消正变换过电压。   

  该维护方法简略、经济,但对低压侧接地电阻请求较高,有必定的推广价值。   

  配电变压器防雷维护办法多种多样,除以上列举的以外,还有在配电变压器铁心上加装平衡绕组克制正逆变换过电压;在配电变压器内部安装金属氧化物避雷器等等。

  2 配电变压器防雷维护办法利用   

  通过以上剖析,可以看出,各种防雷维护办法各有其特性,各地应依据雷暴日雷电运动强度来合理选择恰当的防雷维护办法。   

  (1) 在平原等少雷区,配电变压器年毁坏率较低,可只采纳配电变压器高压侧装设避雷器的方法。   

  (2) 在一般雷电日地域,推选采纳配电变压器高、低压侧均装设避雷器的方法。   

  (3) 在多雷区,单独采纳某一种防雷维护办法往往不能奏效,宜采纳综合防雷维护办法,即高压侧装设避雷器单独接地,低压侧避雷器、低压侧中性点及变压器金属外壳衔接在一起的离开接地。   

  (4) 在重雷区,特殊是配电变压器年毁坏率较高的地域,采纳综合防雷维护办法仍未收到较好的防雷后果后,应依据技能经济对比,在配电变压器铁心上加装平衡绕组(即采纳新型防雷避雷器),或在配电变压器内部安装金属氧化物避雷器。

  3 结论   

  配电变压器的防雷办法多种多样,各地配电变压器安装地点实际情形又不尽雷同。因地制宜,合理地选择防雷维护办法,并器重和增强配电变压器的运行管理,定能收到进步配电变压器防雷维护的后果。