变电站变压器的防雷保护

杨宏韬

[摘要]变电站作为重要的电力基础设施，如果遭到损坏，会对广大的工农业生产造成极大的影响。对于变电站来讲，防雷保护是其平时安全防护的重点。文本这里将按照变压器的防雷机理，以及多种变压器的具体防护措施展开论述。

[关键词]变电站维护；变压器防雷；雷电

[中图分类号]TM411+.4 [文献标识码]A [文章编号]1672-5158（2013）06-0390-02

[引言]

自然灾害中闪电的冲击电流极大，放电时间短，感应电压也达到一个极高值，对于各种人员、设施的伤害威胁亟待。其中变电站变压器事故有三成是雷击事故，并有逐年上升的趋势。确保变压器安全运行必须提高变压器的防雷可靠性。

[正文]

一、变压器概述

（一）基本概念

变压器（Transformer）是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁心（磁芯）。

（二）变压器的组成

变压器组成部件包括器身（铁芯、绕组、绝缘、引线）、变压器油、油箱和冷却装置、调压装置、保护装置（吸湿器、安全气道、气体继电器、储油柜及测温装置等）和出线套管。

1、铁芯

铁芯是变压器中主要的磁路部分。通常由含硅量较高，厚度分别为0.35 mm＼0.3mm＼0.27 mm，由表面涂有绝缘漆的热轧或冷轧硅钢片叠装而成。

铁芯分为铁芯柱和横片两部分，铁芯柱套有绕组；横片是闭合磁路之用。

铁芯结构的基本形式有心式和壳式两种。

2、绕组

绕组是变压器的电路部分，它是用双丝包绝缘扁线或漆包圆线绕成。

（三）变压器的工作原理

变压器是变换交流电压、交变电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）。变压器由铁芯（或磁芯）和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。

（四）变压器的技术参数表示

对不同类型的变压器都有相应的技术要求，可用相应的技术参数表示。如电源变压器的主要技术参数有：额定功率、额定电压和电压比、额定频率、工作温度等级、温升、电压调整率、绝缘性能和防潮性能，对于一般低频变压器的主要技述参数是：变压比、频率特性、非线性失真、磁屏蔽、静电屏蔽、效率等。

（五）变压器的分类

由于篇幅有限，所以本文只就按绕组形式分：

1）双绕组变压器：用于连接电力系统的两个电压等级。

2）三绕组变压器：一般用于电力系统区域变电站中，连接三个电压等级。

3）自耦变电器：用于连接不同电压的电力系统。也可做为普通的升压或降后变压器用。

由于对于后两种变压器在变电站应有较为广泛，在文章的以下本分将着重介绍三绕组变压器、自耦变电器等方式，并对其防雷保护详细加以介绍。

二、三绕组变压器保护

（一）基本概念

三绕组变压器的每相有3个绕组，当1个绕组接到交流电源后，另外2个绕组就感应出不同的电势，这种变压器用于需要2种不同电压等级的负载。发电厂和变电所通常出现3种不同等级的电压，所以三绕组变压器在电力系统中应用比较广泛。每相的高中低压绕组均套于同一铁心柱上。为了绝缘使用合理，通常把高压绕组放在最外层，中压和低压绕组放在内层。

（二）日常防护措施

1、当高压侧的变压器绕组之间的静电感应和电磁感应受到雷电侵入时，将出现在低压侧的过电压。

2、双绕组变压器在正常操作中，高压侧和低侧的断路器通常封闭的两侧需要避雷器保护。因此，在一侧波产生的过电压在另一侧的传感器不会造成损坏，从而保护绕组的绝缘。

3、三绕组变压器在正常操作中，可能会出现只有高、中压绕组和低压绕组开路。在这种情况下，当雷电侵入较小的电容的时候，由于在打开状态下的低压侧，高压或中压侧可能是在低压绕组感应过电压的静电分量达到非常高的值危，低压绕组绝缘受到波及，所以要着重解决。

4、低压绕组三相电位的静电感应电压增加的同时，只要任意一相绕组的出口处安装避雷器来保护的三相绕组即可。但是，如果低电压侧的变压器金属护套有较长电缆，增加其对地电容是足以限制的静电感应过电压的避雷器，它可以不再安装。三绕组变压器开路的压力侧可能正在运行，但在更高的绝缘水平，所以在高压绕组比以外提供的没有安装限制静电感应过电压避雷器的特定的变化。分裂绕组变压器和三绕组变压器是类似的操作，也可能有一个分支绕组开路，所以它应该在每个分支绕组出口处安装防雷设施。

三、自耦变压器保护

（一）基本定义

自耦的耦是电磁耦合的意思，普通的变压器是通过原副边线圈电磁耦合来传递能量，原副边没有直接的电的联系，自耦变压器原副边有直接的电的联系，它的低压线圈就是高压线圈的一部分。

（二）防雷措施

1、高压和中压绕组的自耦变压器的低压绕组，以及三角形连接的自耦变压器，可以减少系统的零序阻抗和改善电压波形。同样应安装低压绕组限制静电感应电压的避雷器。

2、由于自耦变压器波过程，有其自身的特点，所以它的保护模式和其他变压器也有所区别。

3、当侵入波振幅U0全自动绕线当高压端A的电位分布在稳态及最高潜在的包络线与中性点接地的时候，启动单绕组。A。的最大开路电压，在端子上的压力的高压侧电压U0/K倍（k为高压侧和压力侧的转化率），这可能是在打开状态下在应安装在防雷保护基团，所以在中压侧压力侧壳体的壳体和断路器之间要设置避雷器。

4、在自耦变压器防雷保护也应注意以下条件：高压侧与电源插座相连，相当于A。点通过线路波阻抗接地。绕组冲击波阻抗波阻抗远远大于线，当高压侧的雷电波加大，一个点相当于在地上，AA'绕组过电压的应用可能使其损坏。类似地，当高压侧与插座连接时，波的压力侧。AA'缠绕较短（即高，中压力的变化情况的危险性比越小）。因此，当变压器的比例小于已有四分之一之间的时候，高压的A侧和中压侧A'应该是安装一组避雷器，避雷器的电弧电压应大于高压或中压边AA'频率最高电压对地短路。

四、保护变压器的中性点

（一）基本概念

三相电力变压器的一次侧（初级）或二次侧（次级）的三相绕组作星形联结时三相绕组接入（或接出）电源，末端并联成一点，这个点就是中性点，在三相四线供电线路中，中性点应接地，又称为零线。

（二）防护措施

对于110kV及以上的中性点接地的系统，需要使用继电器进行保护，它可能是运行的变压器接地的中性点的—部分。如果变压器中性点的绝缘线电压设计（如110kV变压器中性点35KV绝缘类，220kV变压器中性点110kVN绝缘），安装在中性点需要设置避雷器保护。如果成一个单一的变压器中性点的绝缘变压器中性点线电压设计，变电站单线运行，还需要安装避雷器。这是因为当雷电波高达2倍的进线端电压的中性点电压的三相变压器。中性避雷器电压应低于变压器中性点冲击耐受电压，电弧电压应大于稳态值的网格相的中性点电位上升，避免避雷器爆炸，在中性点直接接地网接地的中性点电位增加稳态值的最大工作线电压的中性点变压器保护消光电压等于四成的最大工作线电压的三成五，相位避雷器。三万五千伏特及以下中性点接地或直接变压器中性点接地系统，一般不需要安装保护装置。

五、配电变压器的保护

（一）基本概念

配电变压器指配电系统中根据电磁感应定律变换交流电压和电流而传输交流电能的一种静止电器。通常装在电杆上或配电所中，一般能将电压从6～10千伏降至400伏左右输入用户。

（二）防护措施

应配备氧化锌避雷器保护，避雷器保护配电变压器高压侧应尽可能靠近安装。在金属外壳和变压器低压侧中性点的接地线与变压器连接在一起，以一个共同地面接地线接地。应尽量减少接地线的长度。变压器主绝缘主避雷器的残余电压的作用，不包括接地电阻上的电压、电位上升，由于这个共同点避雷器动作可能危及安全的低电压用户的缺点，所以防雷措施必不可少。

结束语

总而言之，变电站中变压器的防雷保护是非常重要的，这关系到国民经济的有序进行。因此需要我们在以后的工作中继续总结经验、教训，更好的维护好变压器的安全，造福大众。

参考文献

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