变压器防雷保护

u
开路的中压端子出
现的最大电压约为
U0
高压侧电压的2U0/k
倍，可能使中压端
套管闪络。
0
所以应在中压端 套管与断路器间
U0 A
装设一组避雷器FV2。
U0 k
A QF1
A
QF2
x
FV2
A
N
2、中、低压绕组运行，高压侧开路：
中压端有入侵波U 0 时，类似分析可知，中压端子到中性点
的稳态电压分布和末端接地的变压器绕组相同，从中压端子
这种系统的变压器，其中性点绝缘水平分全绝缘和分级绝 缘两种。
1、中性点全绝缘：
一般不需保护；
但在变电站只有一台变压器且为单路进线情况下，若为 三相同时进波，中性点电压可达绕组始端电压U0的两倍， 需在中性点加装一台与绕组首端同电压等级的避雷器。
2、中性点分级绝缘：
须选用与中性点绝缘等级相当的避雷器保护，且其冲击放 电电压应低于中性点冲击绝缘水平；
中压绕组也有开路的可能性，但其绝缘水平较高，一般不 需加装避雷器保护。
二、自耦变压器的防雷保护
为了减小系统的零序阻抗和改善电压波形，自耦变压器的 低压绕组是一个三角形接线的非自耦绕组。
该绕组上应装设限制静电过电压的避雷器。
此外，自耦变压器中的波过程有其自己的特点（与单相变 压器类似）。
单相变压器除具有分布的自电感和对地电容外，还有各匝 间分布的互电感和匝间互电容。
缺点： 避雷器动作引起地电位升高，可能危及低压侧用 户安全。
如果低压绕组进波，其幅值较低，而高压绕组绝缘水平又高， 传递过去的静电分量不会对高压绕组的绝缘形成威胁。
若变压器正常运行，高低压侧断路器均闭合，两侧都有 BLQ保护，所以一侧来波不会对另一侧绕组造成损害。
静电分量是在冲击电压作用瞬间出现的，此后绕组中逐渐 通过电流，在其他绕组中感应的电压为电磁分量。它按绕 组的变比传递，又与绕组的连接方式及进波方式有关。
同样的，高压侧有出线，中压侧进波 也会造成类似的结果。
A A′越短（k越小），危险性越大。 一般在k <1.25时，还应在A A′之间 再跨接一组避雷器FV3。
3、低压侧：
采用三角形接线绕组，应装设限制静电 感应过电压的避雷器。
A
FV3
A QF2 FV2
QF1 FV1
三、变压器中性点的保护
在110kv及以上中性点有效接地系统中，为减小单相接地 短路电流，部分变压器中性点不接地运行，因而需要考虑 其中性点绝缘的保护。
上的最大对地电压值及出现 u
的位置。
ห้องสมุดไป่ตู้
U0
如末端接地时，最大电压出 1.0
现在首端l/3处，其值达1.4
t
U0左右。
1.0
t
如末端开路，最大电压发生
t0
在末端约为2.0U0。
0
x0
l
t0
x l
1、高、低压绕组运行，中压侧开路：
入侵波自高压端侵入时，中压端开路时，绕组中的初始电 压分布、稳态电压分布及最大电位包络线，都和前面分析 中性点接地的单相变压器相同。
该分量一般不会对绕组的绝缘构成威胁。
2、三绕组变压器：
高压侧或中压侧有雷过电压波袭来时，通过绕组间的静电 和电磁耦合，其低压绕组上也会出现一定的过电压。
最不利的情况是低压绕组开路时，其对地电容较小，低压 绕组上的静电感应分量可能很大而危及其绝缘。考虑到此 分量将使低压绕组三相电位同时升高，所以只要在任一相 低压绕组出线端加装一只该电压等级的阀式避雷器，就能 保护好低压绕组。
高压出线电位受避雷器固定，此过电压将沿高压绕组分布， 在中性点达到最大值，可能击穿其附近的绝缘，也会危及绕 组的纵绝缘。
2、接线特点：
避雷器靠近变压器安装，其接地线应与变压器金属外壳、低压 侧中性点连在一起共同接地，俗称“三点共同接地”。
接地线长度应尽量短，以减小其上的电压降。
优点： 作用在变压器主绝缘的电压只是避雷器的残压， 不包括接地电阻的电压降；
项目三 变压器的防雷保护
一、三双绕组变压器的防雷保护
1、双绕组变压器：
U0
A
变压器高压侧有雷电波入侵时，会在低
压侧产生静电分量和电磁分量传递过电压。 传递电压的静电分量是在冲击电压作用最 初瞬间，因电感中电流不能突变，一、二 O
C12 Ⅰ
C2 Ⅱ
次绕组间电容和其纵向、对地电容构成复 变压器绕组间
杂的电容链回路，使两绕组间初始电压出
由于这些电容所组成的电容链的作用，当绕组首端加上冲击
电压后，会立即在绕组各点上出现一定的电压分布，这是一
个复杂的多频率振荡电路，不同时刻各点对地电位分布不同，
将振荡过程中绕组各点出现的最大对地电压连起来就成为最
大电位包络线。它反映了绕组上的最大对地电压值及出现的
位置。 u
最大电位包络线反映了绕组
U0
到高压端子的稳态电压分布由电磁感应形成。
u
在振荡中，高压端
子最大电压可能达
2kU 0倍，会危及开
路状态高压端的绝
kU
0
缘，因此应在高压
端和断路器间加装
一组避雷器FV1。
0
U
0
A QF1
A
QF2
FV1
x FV2
A
A
N
U 0
同时应注意：当中压侧接有出线时（相当于A′点经线路波阻 抗接地），如高压侧有过电压波入侵，A′点的电位接近于零， 大部分电压作用在A A′段，是很危险的；
避雷器灭弧电压应大于电网单相接地而引起的中性点电位升 高的稳态值，即最高运行线电压的0.35倍。
所以变压器的中性点可以采用灭弧电压等于0.4倍系统最高 运行线电压的避雷器。
3、35kv及以下的中性点非有效接地系统 中的变压器：
中性点采用全绝缘，一般不需保护。
四、配电变压器的保护
1、保护配置：
配电变压器一般采用Y-Y0接线，其保护措施是在高压侧加装 氧化锌或阀式避雷器，低压侧也装避雷器。
的静电耦合
现振荡而引起的。
定性分析，二次侧最大静电分量 常由右面简化公式估算：
二次绕组上最大静电分量和一次 绕组一样，都是出现在绕组首端。
u2
C12 C12 C2
U0
它只与低压侧对地电容和两绕组间的电容有关，而与绕组 变比无关。
当低压侧开路时，就可能出现危及其绝缘的静电过电压； 变比越大，出现在高压绕组首端的进波电压幅值也增大， 低压绕组上的静电分量也越大。
运行经验表明，只在高压侧装避雷器，不在低压侧装避雷器 并不能完成保护任务：
（1）雷击低压线或感应雷作用时，低压侧绝缘会损坏；
（2）同时通过电磁耦合，在高压侧出现与变比成正比的过 电压（正变换过电压）；高压侧绝缘裕度小，可能造成其绝 缘损坏；
（3）直击雷或感应雷作用于高压线路使避雷器动作时，接地 电阻流过很大冲击电流，产生的压降作用在低压绕组，通过电 磁耦合，按变比关系在高压侧产生过电压（反变换过电压）。