分析變壓器與避雷器間的保護配合
某電廠(chǎng)廠(chǎng)內補給水升壓干式變壓器，過(guò)流保護動(dòng)作（電流動(dòng)作整定值為32.7A），開(kāi)關(guān)跳閘；拉開(kāi)補給水升壓變低壓側開(kāi)關(guān)至檢修位，測量電纜絕緣為：相對地800MΩ相間為1500MΩ；拉開(kāi)補給水降壓干式變壓器低壓側開(kāi)關(guān)至檢修位，測量補給水升壓變高壓側絕緣為：相對地0.95MΩ，相間為0MΩ；同時(shí)線(xiàn)路進(jìn)行了巡線(xiàn)檢查，線(xiàn)路瓷瓶未見(jiàn)異常，對線(xiàn)路重點(diǎn)部位線(xiàn)桿組織人員進(jìn)行了登桿檢查未見(jiàn)異常，對線(xiàn)路進(jìn)行單先絕緣檢查相對地200MΩ相間為200MΩ。檢查干式變壓器過(guò)程中發(fā)現補給水升壓干式變壓器高壓側B相套管有油滲出，且干式變壓器壓力釋放閥動(dòng)作，有油滲出。對補給水升壓干式變壓器高壓側進(jìn)行耐壓試驗，電壓升至4kV時(shí)，一次電流迅速增加至30A，說(shuō)明高壓繞組對地有擊穿現象。經(jīng)分析確認為此干式變壓器線(xiàn)圈已經(jīng)損壞。在事故發(fā)生時(shí)，該地區為雷雨天氣，且雷電很強，雷電波侵入干式變壓器及線(xiàn)路，并在其中傳播，由于落雷點(diǎn)距離廠(chǎng)區較近，雷電波造成廠(chǎng)內的補給水升壓干式變壓器過(guò)電壓，使干式變壓器損壞。對避雷器進(jìn)行了試驗，試驗結果合格。以下就雷電波侵入，造成干式變壓器過(guò)電壓燒損的原因進(jìn)行分析：雷電侵入升壓干式變壓器，一方面經(jīng)干式變壓器高、低壓繞組間電容及繞組對地的電容間的耦合，傳遞電壓可用公式近似表示為u2≈u1c12/(c12+c2)其中：u2—低壓繞組的傳遞過(guò)電壓，u1—高壓繞組的沖擊電壓（殘壓），c12—高低壓繞組間的電容，c2—低壓繞組的對地電容。由于是雙繞組干式變壓器，其c2較大，遠遠大于c12，所以u2＜u1，顯然從干式變壓器低壓側侵入雷電波時(shí)，不能對高壓繞組的絕緣構成危害。如果雷電波從高壓側侵入，高壓側有避雷器保護，也不會(huì )造成高壓繞組絕緣損壞。另一方面，由于繞組內電感作用，雷電侵入波在升壓干式變壓器內按繞組的變比傳遞，其近似公式可表示為u2≈qu1/n其中：u2—低壓繞組的傳遞過(guò)電壓，u1—高壓繞組沖擊電壓（殘壓），n—高低壓繞組線(xiàn)電壓之比，q—其值取決于高壓側所加的沖擊電壓波形（殘壓）與低壓回路的電氣參數，通常取1.3。由于干式變壓器低壓繞組其沖擊耐壓與額定相電壓之比較高壓繞組大很多，即低壓絕緣裕度較大。在雷電沖擊波從高壓繞組進(jìn)入，高壓繞組可以耐受的電壓（加避雷器保護）按變比傳遞至低壓側時(shí)，對低壓繞組不會(huì )產(chǎn)生危害。因此，只有在低壓繞組時(shí)進(jìn)波時(shí)，有可能在高壓繞組中引起危險，它往往成為干式變壓器在低壓側線(xiàn)路遭受雷擊時(shí)發(fā)生高壓繞組絕緣擊穿事故的原因。所以，通常采用緊貼每相高壓繞組出線(xiàn)端安裝三相避雷器組對干式變壓器進(jìn)行保護。從以上分析可知，在干式變壓器高壓側要安裝避雷器保護，可以避免干式變壓器被雷擊損壞，現場(chǎng)檢查避雷器完好，那么干式變壓器為什么還是燒損了？侵入的雷電沖擊波在繞組各線(xiàn)圈之間與線(xiàn)圈與地之間的電容、電感不斷地吸收和釋放能量，發(fā)生諧振。（圖1）是沖擊電壓作用下沿繞組軸向長(cháng)度的電壓分布曲線(xiàn)示意。從圖中可以看出，起始分布與穩態(tài)分布不一致，隨時(shí)間變化，在繞組的不同位置出現不同較大電壓，匝間電位差也隨之改變。如果沖擊電壓分布不均勻，使得線(xiàn)圈的局部電壓過(guò)高，將超過(guò)其耐受能力。另外，侵入波電壓的陡度越陡，繞組的初始電壓分布和穩態(tài)電壓分布之間的差異也越大，繞組內的振蕩過(guò)程將越激列，繞組中各點(diǎn)對地電位和匝間電位差的較大值也越大。當較初雷電波侵入干式變壓器，沒(méi)有達到避雷器放電動(dòng)作值時(shí)，這時(shí)加在干式變壓器繞組上的波形是全波。而當避雷器放電，加在干式變壓器繞組端部的沖擊電壓是避雷器的殘壓，就是截波（如下圖2）
雷電過(guò)電壓或操作過(guò)電壓都可以通過(guò)輸電線(xiàn)路傳遞給電力設備，對電力設備絕緣構成危害，所以避雷器與被保護設備之間的合理的絕緣配合是很重要的。并且避雷器還應有較強絕緣自恢復能力，當過(guò)電壓作用過(guò)去以后，避雷器又能自動(dòng)切斷泄入大地的工頻短路電流，使電力系統恢復正常工作。否則，電力系統將一直處于接地短路狀態(tài)。
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