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过电压对变压器的危害及原因分析

编辑部 | 2019/6/18 11:41:25

过电压对变压器的危害及原因分析
   变压器是电力网转换电压、输送电力的电气设备,是电力网向用户供电的载体,变压器的安全可靠的运行关系是万家之灯。然而在电网运行中由于诸多原因会产生过电压,而变压器的绝缘水平相对比较薄弱,在变压器损坏的原因中,过电压造成损坏的概率最大。电网运行中由于某种原因造成的过电压必然会导致变压器损坏。其绝缘水平主要由雷电耐受电压和工频耐受电压决定。

  一、 电网过电压产生的机理

  电力系统过电压一般可分为临时过电压(工频过电压、谐振过电压、电弧接地过电压)、操作过电压、雷电过电压等。暂时过电压主要由单相接地故障、谐振等引起的。谐振过电压是电网中电气设备发生故障,或频繁操作设备引起电网中电感和电容匹配而构成谐振回路,在一定条件激发下产生电能、磁能转换而引起的过电压,如是变压器的励磁电感和对地电容产生的铁磁谐振,其引起的过电压会更高。弧光接地过电压系因系统发生单相接地故障,在接地点因弧光放电而引起的过电压。

过电压对变压器的危害及原因分析

  操作过电压系因电网状态的突变而引起电磁场能量的急剧变化,或投切大容量设备,或是对设备的操作失误等而引起能量快速释放时产生的过电压。主要表现在空载线路、变压器的开断和重合闸等。

  雷电过电压是大气中带有大量正电荷雷云与带负电荷雷云相遇时,发生雷云放电而引起的过电压。雷电过电压可分为直击雷过电压和感应过电压。直接雷过电压是雷云直接对设备、构件等导体的放电产生的,而感应过电压则是电磁场的急剧变化而产生的。

过电压对变压器的危害及原因分析

  二、 电网过电压对变压器的危害

  电网中产生的几个过电压对变压器绝缘和保护装置有实际影响,主要取决于过电压的波形。振幅和持续时间。考核设备绝缘水平的电压波形有三种:短波前的雷电波、长波前的操作波和低频电压波。设备绝缘对雷电、操作或工频电压的耐受能力应由相应的波形电压来检验。一般可采用试验变压器对变压器进行耐压试验,减小被破坏的几率。

过电压对变压器的危害及原因分析

  在过电压对变压器造成损坏的事故中,雷电过电压导致绝缘击穿损坏的机率最多。当电网遭受雷击时,在线路导线上会产生一种振幅很大,作用时间很短的非周期性脉冲电压波,它以光速沿线传输,先在线路避雷器放电,余波经变压器入地,当余波经变压器保护的避雷器时,将产生电压降(残压)而作用在变压器上。假如变压器与避雷器之间存在一定电气距离,残压在进入前会在这段距离的导线振荡而导致电压的升高,造成加在变压器上电压高于残压,从而对变压器绝缘安全造成威胁。所以在安装变压器的保护避雷器时,应尽量实现避雷器和变压器保持零距离。

  电网中发生的谐振过电压或操作过电压也具有高过电压幅值和长持续时间。它还会威胁变压器运行的安全,甚至导致绝缘击穿和变压器损坏。

  此外,逆变换过电压对变压器的危害也不容忽视。当变压器采用避雷器进行防雷保护时,其避雷器接地线、变压器中性线和变压器外壳采用“三位一体”的方式接地。变压器运行中若高压侧遭受雷击时,会引起避雷器放电,产生的残压作用在高压绕组上。由于高压绕组阻抗很大,容抗很小,雷电流只在高压绕组和对地电容上流过,其电路经接地点放电时,会在接地电阻上产生一个很大的冲击电压降,此电压经过中性线也会施加低压绕组上,而低压绕组流过雷电流也会产生磁通。根据电磁感应原理,此磁通会在高压绕组上按变压器变化产生很高感应电压,此电压称之为“逆变换过电压”。该电压幅值要比残压大几倍到几十倍,同样也会造成变压器绝缘的击穿而损坏。

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