变压器过电压原因与防护措施

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摘要：变压器过电压危害影响着电网的安全稳定运行，文章分析了变压器外过电压与内部过电压产生的主要原因，并提出了相应的防护措施。

关键词：变压器；过电压防护原则；避雷针保护中图分类号：TM864 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2010）34-0137-02
电力变压器是发电厂、变电站的重要电气设备，担负着传输电能、分配电能、降低损耗、经济运行的重大使命。

电力变压器能否安全可靠地运行，对供、配电系统影响极大，而变压器绝缘水平又相对比较薄弱，一般为2.5倍额定电压。

在正常运行情况下，变压器承受电网的额定电压，但由于雷击、操作、故障等原因将产生过电压，其值可能大大超过它的最大允许工作电压，对变压器的绝缘有很大的危害，甚至使绝缘击穿。

因此，为保证其安全、可靠地运行，实际生产中，我们必须采取相应的保护措施。

1　变压器过电压产生原因
变压器运行中产生的过电压在变压器中破坏绝缘有两种情况：一是击穿绕组之间、绕组与铁芯之间或绕组与油箱之间的绝缘，造成绕组短路或接地；二是在同一绕组内将与匝间或段与段间的绝缘击穿，造成匝间短路。

根据变压器过电压产生原因不同，主要可以分为以下两种情况：1.1　外过电压
外过电压又称大气过电压，它是由于直击雷击变压器和雷电感应，即雷云放电产生的直击雷过电压和感应雷过电压。

其幅值取决于雷电参数和防雷措施，与电网额定电压无直接关系。

此类过电压的特点是持续时间短，一般只有数十秒左右，冲击性强，具有脉冲特性，与雷击活动强度有直接关系。

1.2　内部过电压
内部过电压是由电网内部能量转化或传递过程中产生的，其幅值与电网的额定电压成正比关系，是超高压电网中危害较大的过电压，主要有两种：
1.2.1　切除空载变压器产生的操作过电压，空载变压器在正常运行时表现为一激磁电感　实验研究表明：切断100A 以上的电流时，开关触头的电弧通常都是在工频电流自然过零时熄灭的，此时等值电感中储藏的磁场能量为零，在切除过程中不会产生过电压。

但在切除空载变压器时，由于激磁电流很小，一般只有额定电流的5％～％，而开关中的去游
离作用又很强，故当电流不为零时就会发生强制熄弧的切流现象。

这样电感中储藏的能量就将全部转变为电场能量，从而产生这种切除空载变压器过电压。

1.2.2　谐振过电压.由于电网中电感和电容参数在特定条件配合下发生谐振而引起的　由于变压器各段绕组的等值回路为电感、电容与电阻，这样的回路具有固定的自然谐振频率，基范围很宽，约为数千赫兹至几百千赫兹，且其中60％以上都小于100kHz ，回路的Q 值最高约为30，衰减系数为0.7～0.9，很小，当受到特殊激发后，如电网由于操作或故障引起过电压，且满足以下情况：(1)电网来的过电压频率与变压器的自然谐振频率一致；(2)过电压与额定电压的幅度相比，接近标准值；(3)衰减小，衰减时相临电压峰值系数ΔI>0.8；(4)过电压持续时间合适时，就有可能在局部绕组产生谐振过电压，造成变压器故障。

2　变压器过电压防护原则
2.1　避雷针保护
变、配电所采用避雷针进行防雷保护，使所有电气设备、构架等均处于避雷针(线)的保护范围内，同时为防止反击事故，要求避雷针有较低的接地电阻，并使其与构架、变压器等设备与接地部分之间的距离应满足规范要求。

2.2　避雷器保护
在变压器的出线端装设避雷器，防止雷电波侵入。

系统出现过电压的情况下，根据避雷器保护规则，变压器上承受电压最大值UT=Ub5+2aL/V ，即取决于避雷器的残压值Ub5、入侵波陡度a 及主变与避雷器之间的电气距离L ，因此，避雷器的选择及安装位置应遵循有关规定，例如选择残压值较低的金属氧化物避雷器并良好接地，尽量缩短与变压器间的电气距离，使在任何可能的运行方式下，主变上受到的冲击电压均不超过其能承受的冲击电压值。

2.3　增大匝间电容
匝间电容相对于对地电容愈大时，则电压的起始分布愈均匀，电压梯度越小，因此增加匝间电容是有效的过电压保护措施。

2.4　变压器中性点绝缘保护
对于110kV 系统中性点不死接地的变压器，如采用分级绝缘设计，则其中性点应设保护装置。

其保护可采用金属氧化物避雷器与棒间隙的配合：当雷电波作用时，避雷器应可靠动作，间隙不应动作，即避雷器雷击冲击放电电压应低于棒间
变压器过电压原因与防护措施
曹建东
（宁夏电力建设工程公司，宁夏银川750001）
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170.4
摘要：文章简述了智能电网的发展和有关特征，以数字化变电站、电动汽车和分布式能源为实践与解决方案，探讨了智能电网的有关研究问题，指出低碳、经济的绿色生活是智能电网发展的必然。

关键词：智能电网；数字化变电站；分布式能源；电动汽车
中图分类号：TM771 文献标识码：A
文章编号：1009-2374（2010）34-0138-02
1　概述
随着科技的日新月异，人们的生活发生翻天覆地的变化，就拿人们的日常生活来说，对智能洗衣机、智能冰箱、智能微波炉、智能手机等与智能有关的家用电器，人们再熟悉不过了，因为这些智能仪器不仅提高了工作效率，而且使得人们的生活方式也发生了巨大的变化！而这些智能电器，均与“电”有着紧密的联系，如何把“智能”和“电”联系起来，正是本论文需要探讨的一个重要问题，即智能电网。

国内某些研究智能电网的专家认为，进入21世纪以来，智能电网概念的发展至少有3个里程碑：第一是在2006年，
美国I BM公司提出的“智能电网”解决方案，I BM的智能电网主要是解决电网安全运行、提高可靠性；第二个是奥巴马上任后提出的能源计划，要建立美国横跨四个时区的统一电网；第三个是中国能源专家武建东提出的“互动电网”，“互动电网”是指在创建开放的系统和建立共享的信息模式的基础上，以智能电网技术为基础，通过电子终端将用户之间、用户和电网公司之间形成网络互动和即时连接，实现数据读取的实时、高速、双向的总体效果，实现电力、电讯、电视、远程家电控制和电池集成充电等的多用途开发。

随着特高压的建成，国家电网公司总经理刘振亚在2009特高压输电技术国际会议上，首次提出适合当前中国国情的“一特四大”坚强智能电网定义：即通过建设特高压交直流电网，促进大煤电、大水电、大核电、大型可再生能源基地的集约化开发，进而发展以信息化、数字化、自动化、互动化为特征的坚强智能电网。

2　智能电网的特征
智能电网具有实时掌控电网运行状态，及时发现、快速诊断和消除故障隐患，在尽量少的人工干预下，快速隔离故障、
智能电网研究问题中的相关实践与解决方案探讨
阙小生
（国家电网福建省厦门超高压输变电局，福建厦门361004）
隙的这一放电电压；而当断路器非全相分合空载主变时避雷器不应动作，间隙应可靠动作，即避雷器工频放电电压应高于棒间隙的这一放电电压。

实验证明这种联合保护方式是可行的，同时，在间隙下串接一相单相TA，作为主变的零序电流保护。

2.5　对有高、中、低三绕组变压器，当高压侧有雷电波入侵
时，会通过静电耦合和电磁感应向低压侧传递过电压
在其高、中压运行，低压侧开路时，由于此时低压绕组对地电容值较小，开路的低压绕组上的静电感应分量可达较高值，危及变压器低压绕组的绝缘，为限制这种过电压，在低压绕组出口外安装一只避雷器。

当变压器高压侧发生不对称接地故障、断路器非全相动作而出现零序电压时，将通过电容耦合传递到低压侧，过电压U2=U0C12/(C12+3C0)。

其中，U0为高压侧出现的零序电压；C12为高低压绕组间电容；C0为低压侧对地电容。

这种过电压具有工频性质，将危及绝缘或损坏避雷器，因此，我们除采用同期性能好的断路器外，通常我们在低压侧母线桥上加装3只Y接线的电容器，增加低压侧对地电容，以有效吸收和降低过电压峰值及陡度。

6　切除空载变压器的过电压保护
切除空载变压器系统中常见的一种操作，其产生的过电压与大气过电压相似，是持续时间甚短的高频振荡，可采取以下措施防护：对运行中中性点不直接接地的变压器，应在投、停时直接接地，然后在正常运行后断开变压器接地刀闸；将被切断空载变压器带有一段电缆或架空线，这就等于加大了开关中流过的电容电流，会使变压器的特性阻抗减小，故在截流值一定时，过电压将降低；采用带并联电阻的断路器，将变压器等值电容C两端的电荷通过并联电阻泄漏出去，限制过电压。

总之，变压器过电压的原因多种多样，在实际工作中，我们应选择采用符合技术的防护措施，有效的防止变压器受到过电压的破坏，确保变压器的安全稳定运行。

参考文献
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[S]．
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2.200
/20-1997
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