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過電壓對變壓器的危害及原因分析

編輯部 | 2019/6/18 11:41:25

過電壓對變壓器的危害及原因分析
   變壓器是電力網轉換電壓、輸送電力的電氣設備,是電力網向用戶供電的載體,變壓器的安全可靠的運行關系是萬家之燈。然而在電網運行中由于諸多原因會產生過電壓,而變壓器的絕緣水平相對比較薄弱,在變壓器損壞的原因中,過電壓造成損壞的概率最大。電網運行中由于某種原因造成的過電壓必然會導致變壓器損壞。其絕緣水平主要由雷電耐受電壓和工頻耐受電壓決定。

  一、 電網過電壓產生的機理

  電力系統過電壓一般可分為臨時過電壓(工頻過電壓、諧振過電壓、電弧接地過電壓)、操作過電壓、雷電過電壓等。暫時過電壓主要由單相接地故障、諧振等引起的。諧振過電壓是電網中電氣設備發生故障,或頻繁操作設備引起電網中電感和電容匹配而構成諧振回路,在一定條件激發下產生電能、磁能轉換而引起的過電壓,如是變壓器的勵磁電感和對地電容產生的鐵磁諧振,其引起的過電壓會更高?;」饨拥剡^電壓系因系統發生單相接地故障,在接地點因弧光放電而引起的過電壓。

過電壓對變壓器的危害及原因分析

  操作過電壓系因電網狀態的突變而引起電磁場能量的急劇變化,或投切大容量設備,或是對設備的操作失誤等而引起能量快速釋放時產生的過電壓。主要表現在空載線路、變壓器的開斷和重合閘等。

  雷電過電壓是大氣中帶有大量正電荷雷云與帶負電荷雷云相遇時,發生雷云放電而引起的過電壓。雷電過電壓可分為直擊雷過電壓和感應過電壓。直接雷過電壓是雷云直接對設備、構件等導體的放電產生的,而感應過電壓則是電磁場的急劇變化而產生的。

過電壓對變壓器的危害及原因分析

  二、 電網過電壓對變壓器的危害

  電網中產生的幾個過電壓對變壓器絕緣和保護裝置有實際影響,主要取決于過電壓的波形。振幅和持續時間??己嗽O備絕緣水平的電壓波形有三種:短波前的雷電波、長波前的操作波和低頻電壓波。設備絕緣對雷電、操作或工頻電壓的耐受能力應由相應的波形電壓來檢驗。一般可采用試驗變壓器對變壓器進行耐壓試驗,減小被破壞的幾率。

過電壓對變壓器的危害及原因分析

  在過電壓對變壓器造成損壞的事故中,雷電過電壓導致絕緣擊穿損壞的機率最多。當電網遭受雷擊時,在線路導線上會產生一種振幅很大,作用時間很短的非周期性脈沖電壓波,它以光速沿線傳輸,先在線路避雷器放電,余波經變壓器入地,當余波經變壓器保護的避雷器時,將產生電壓降(殘壓)而作用在變壓器上。假如變壓器與避雷器之間存在一定電氣距離,殘壓在進入前會在這段距離的導線振蕩而導致電壓的升高,造成加在變壓器上電壓高于殘壓,從而對變壓器絕緣安全造成威脅。所以在安裝變壓器的保護避雷器時,應盡量實現避雷器和變壓器保持零距離。

  電網中發生的諧振過電壓或操作過電壓也具有高過電壓幅值和長持續時間。它還會威脅變壓器運行的安全,甚至導致絕緣擊穿和變壓器損壞。

  此外,逆變換過電壓對變壓器的危害也不容忽視。當變壓器采用避雷器進行防雷保護時,其避雷器接地線、變壓器中性線和變壓器外殼采用“三位一體”的方式接地。變壓器運行中若高壓側遭受雷擊時,會引起避雷器放電,產生的殘壓作用在高壓繞組上。由于高壓繞組阻抗很大,容抗很小,雷電流只在高壓繞組和對地電容上流過,其電路經接地點放電時,會在接地電阻上產生一個很大的沖擊電壓降,此電壓經過中性線也會施加低壓繞組上,而低壓繞組流過雷電流也會產生磁通。根據電磁感應原理,此磁通會在高壓繞組上按變壓器變化產生很高感應電壓,此電壓稱之為“逆變換過電壓”。該電壓幅值要比殘壓大幾倍到幾十倍,同樣也會造成變壓器絕緣的擊穿而損壞。

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