楊宏韜

[摘要]變電站作為重要的電力基礎(chǔ)設(shè)施，如果遭到損壞，會對廣大的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成極大的影響。對于變電站來講，防雷保護(hù)是其平時安全防護(hù)的重點(diǎn)。文本這里將按照變壓器的防雷機(jī)理，以及多種變壓器的具體防護(hù)措施展開論述。

[關(guān)鍵詞]變電站維護(hù)；變壓器防雷；雷電

[中圖分類號]TM411+.4 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A [文章編號]1672-5158（2013）06-0390-02

[引言]

自然災(zāi)害中閃電的沖擊電流極大，放電時間短，感應(yīng)電壓也達(dá)到一個極高值，對于各種人員、設(shè)施的傷害威脅亟待。其中變電站變壓器事故有三成是雷擊事故，并有逐年上升的趨勢。確保變壓器安全運(yùn)行必須提高變壓器的防雷可靠性。

[正文]

一、變壓器概述

（一）基本概念

變壓器（Transformer）是利用電磁感應(yīng)的原理來改變交流電壓的裝置，主要構(gòu)件是初級線圈、次級線圈和鐵心（磁芯）。

（二）變壓器的組成

變壓器組成部件包括器身（鐵芯、繞組、絕緣、引線）、變壓器油、油箱和冷卻裝置、調(diào)壓裝置、保護(hù)裝置（吸濕器、安全氣道、氣體繼電器、儲油柜及測溫裝置等）和出線套管。

1、鐵芯

鐵芯是變壓器中主要的磁路部分。通常由含硅量較高，厚度分別為0.35 mm＼0.3mm＼0.27 mm，由表面涂有絕緣漆的熱軋或冷軋硅鋼片疊裝而成。

鐵芯分為鐵芯柱和橫片兩部分，鐵芯柱套有繞組；橫片是閉合磁路之用。

鐵芯結(jié)構(gòu)的基本形式有心式和殼式兩種。

2、繞組

繞組是變壓器的電路部分，它是用雙絲包絕緣扁線或漆包圓線繞成。

（三）變壓器的工作原理

變壓器是變換交流電壓、交變電流和阻抗的器件，當(dāng)初級線圈中通有交流電流時，鐵芯（或磁芯）中便產(chǎn)生交流磁通，使次級線圈中感應(yīng)出電壓（或電流）。變壓器由鐵芯（或磁芯）和線圈組成，線圈有兩個或兩個以上的繞組，其中接電源的繞組叫初級線圈，其余的繞組叫次級線圈。

（四）變壓器的技術(shù)參數(shù)表示

對不同類型的變壓器都有相應(yīng)的技術(shù)要求，可用相應(yīng)的技術(shù)參數(shù)表示。如電源變壓器的主要技術(shù)參數(shù)有：額定功率、額定電壓和電壓比、額定頻率、工作溫度等級、溫升、電壓調(diào)整率、絕緣性能和防潮性能，對于一般低頻變壓器的主要技述參數(shù)是：變壓比、頻率特性、非線性失真、磁屏蔽、靜電屏蔽、效率等。

（五）變壓器的分類

由于篇幅有限，所以本文只就按繞組形式分：

1）雙繞組變壓器：用于連接電力系統(tǒng)的兩個電壓等級。

2）三繞組變壓器：一般用于電力系統(tǒng)區(qū)域變電站中，連接三個電壓等級。

3）自耦變電器：用于連接不同電壓的電力系統(tǒng)。也可做為普通的升壓或降后變壓器用。

由于對于后兩種變壓器在變電站應(yīng)有較為廣泛，在文章的以下本分將著重介紹三繞組變壓器、自耦變電器等方式，并對其防雷保護(hù)詳細(xì)加以介紹。

二、三繞組變壓器保護(hù)

（一）基本概念

三繞組變壓器的每相有3個繞組，當(dāng)1個繞組接到交流電源后，另外2個繞組就感應(yīng)出不同的電勢，這種變壓器用于需要2種不同電壓等級的負(fù)載。發(fā)電廠和變電所通常出現(xiàn)3種不同等級的電壓，所以三繞組變壓器在電力系統(tǒng)中應(yīng)用比較廣泛。每相的高中低壓繞組均套于同一鐵心柱上。為了絕緣使用合理，通常把高壓繞組放在最外層，中壓和低壓繞組放在內(nèi)層。

（二）日常防護(hù)措施

1、當(dāng)高壓側(cè)的變壓器繞組之間的靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)受到雷電侵入時，將出現(xiàn)在低壓側(cè)的過電壓。

2、雙繞組變壓器在正常操作中，高壓側(cè)和低側(cè)的斷路器通常封閉的兩側(cè)需要避雷器保護(hù)。因此，在一側(cè)波產(chǎn)生的過電壓在另一側(cè)的傳感器不會造成損壞，從而保護(hù)繞組的絕緣。

3、三繞組變壓器在正常操作中，可能會出現(xiàn)只有高、中壓繞組和低壓繞組開路。在這種情況下，當(dāng)雷電侵入較小的電容的時候，由于在打開狀態(tài)下的低壓側(cè)，高壓或中壓側(cè)可能是在低壓繞組感應(yīng)過電壓的靜電分量達(dá)到非常高的值危，低壓繞組絕緣受到波及，所以要著重解決。

4、低壓繞組三相電位的靜電感應(yīng)電壓增加的同時，只要任意一相繞組的出口處安裝避雷器來保護(hù)的三相繞組即可。但是，如果低電壓側(cè)的變壓器金屬護(hù)套有較長電纜，增加其對地電容是足以限制的靜電感應(yīng)過電壓的避雷器，它可以不再安裝。三繞組變壓器開路的壓力側(cè)可能正在運(yùn)行，但在更高的絕緣水平，所以在高壓繞組比以外提供的沒有安裝限制靜電感應(yīng)過電壓避雷器的特定的變化。分裂繞組變壓器和三繞組變壓器是類似的操作，也可能有一個分支繞組開路，所以它應(yīng)該在每個分支繞組出口處安裝防雷設(shè)施。

三、自耦變壓器保護(hù)

（一）基本定義

自耦的耦是電磁耦合的意思，普通的變壓器是通過原副邊線圈電磁耦合來傳遞能量，原副邊沒有直接的電的聯(lián)系，自耦變壓器原副邊有直接的電的聯(lián)系，它的低壓線圈就是高壓線圈的一部分。

（二）防雷措施

1、高壓和中壓繞組的自耦變壓器的低壓繞組，以及三角形連接的自耦變壓器，可以減少系統(tǒng)的零序阻抗和改善電壓波形。同樣應(yīng)安裝低壓繞組限制靜電感應(yīng)電壓的避雷器。

2、由于自耦變壓器波過程，有其自身的特點(diǎn)，所以它的保護(hù)模式和其他變壓器也有所區(qū)別。

3、當(dāng)侵入波振幅U0全自動繞線當(dāng)高壓端A的電位分布在穩(wěn)態(tài)及最高潛在的包絡(luò)線與中性點(diǎn)接地的時候，啟動單繞組。A。的最大開路電壓，在端子上的壓力的高壓側(cè)電壓U0/K倍（k為高壓側(cè)和壓力側(cè)的轉(zhuǎn)化率），這可能是在打開狀態(tài)下在應(yīng)安裝在防雷保護(hù)基團(tuán)，所以在中壓側(cè)壓力側(cè)殼體的殼體和斷路器之間要設(shè)置避雷器。

4、在自耦變壓器防雷保護(hù)也應(yīng)注意以下條件：高壓側(cè)與電源插座相連，相當(dāng)于A。點(diǎn)通過線路波阻抗接地。繞組沖擊波阻抗波阻抗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于線，當(dāng)高壓側(cè)的雷電波加大，一個點(diǎn)相當(dāng)于在地上，AA'繞組過電壓的應(yīng)用可能使其損壞。類似地，當(dāng)高壓側(cè)與插座連接時，波的壓力側(cè)。AA'纏繞較短（即高，中壓力的變化情況的危險性比越?。?。因此，當(dāng)變壓器的比例小于已有四分之一之間的時候，高壓的A側(cè)和中壓側(cè)A'應(yīng)該是安裝一組避雷器，避雷器的電弧電壓應(yīng)大于高壓或中壓邊AA'頻率最高電壓對地短路。

四、保護(hù)變壓器的中性點(diǎn)

（一）基本概念

三相電力變壓器的一次側(cè)（初級）或二次側(cè)（次級）的三相繞組作星形聯(lián)結(jié)時三相繞組接入（或接出）電源，末端并聯(lián)成一點(diǎn)，這個點(diǎn)就是中性點(diǎn)，在三相四線供電線路中，中性點(diǎn)應(yīng)接地，又稱為零線。

（二）防護(hù)措施

對于110kV及以上的中性點(diǎn)接地的系統(tǒng)，需要使用繼電器進(jìn)行保護(hù)，它可能是運(yùn)行的變壓器接地的中性點(diǎn)的—部分。如果變壓器中性點(diǎn)的絕緣線電壓設(shè)計（如110kV變壓器中性點(diǎn)35KV絕緣類，220kV變壓器中性點(diǎn)110kVN絕緣），安裝在中性點(diǎn)需要設(shè)置避雷器保護(hù)。如果成一個單一的變壓器中性點(diǎn)的絕緣變壓器中性點(diǎn)線電壓設(shè)計，變電站單線運(yùn)行，還需要安裝避雷器。這是因為當(dāng)雷電波高達(dá)2倍的進(jìn)線端電壓的中性點(diǎn)電壓的三相變壓器。中性避雷器電壓應(yīng)低于變壓器中性點(diǎn)沖擊耐受電壓，電弧電壓應(yīng)大于穩(wěn)態(tài)值的網(wǎng)格相的中性點(diǎn)電位上升，避免避雷器爆炸，在中性點(diǎn)直接接地網(wǎng)接地的中性點(diǎn)電位增加穩(wěn)態(tài)值的最大工作線電壓的中性點(diǎn)變壓器保護(hù)消光電壓等于四成的最大工作線電壓的三成五，相位避雷器。三萬五千伏特及以下中性點(diǎn)接地或直接變壓器中性點(diǎn)接地系統(tǒng)，一般不需要安裝保護(hù)裝置。

五、配電變壓器的保護(hù)

（一）基本概念

配電變壓器指配電系統(tǒng)中根據(jù)電磁感應(yīng)定律變換交流電壓和電流而傳輸交流電能的一種靜止電器。通常裝在電桿上或配電所中，一般能將電壓從6～10千伏降至400伏左右輸入用戶。

（二）防護(hù)措施

應(yīng)配備氧化鋅避雷器保護(hù)，避雷器保護(hù)配電變壓器高壓側(cè)應(yīng)盡可能靠近安裝。在金屬外殼和變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)的接地線與變壓器連接在一起，以一個共同地面接地線接地。應(yīng)盡量減少接地線的長度。變壓器主絕緣主避雷器的殘余電壓的作用，不包括接地電阻上的電壓、電位上升，由于這個共同點(diǎn)避雷器動作可能危及安全的低電壓用戶的缺點(diǎn)，所以防雷措施必不可少。

結(jié)束語

總而言之，變電站中變壓器的防雷保護(hù)是非常重要的，這關(guān)系到國民經(jīng)濟(jì)的有序進(jìn)行。因此需要我們在以后的工作中繼續(xù)總結(jié)經(jīng)驗、教訓(xùn)，更好的維護(hù)好變壓器的安全，造福大眾。

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