变压器过电压及过电压保护

浅析变压器过电压及过电压保护

[摘要] 该文讲述变压器过电压的种类及变压器过电压保护的种类，以切除空载变压器产生的操作过电压及变压器中性点间隙过电压保护为例，介绍了变压器操作过电压产生的过程及变压器中性点间隙过电压保护的组成及工作原理。另在实际应用中应如何防止变压器过电压所采取的措施。

[关键词] 过电压保护原理防范措施

引言

2008年9月6日15时21分，220kv黄历变2号主变220kv侧间隙零序过流保护动作，动作跳2号主变三侧开关。事件发生后，经检查分析，220kv侧中性点放电间隙的铜棒端部有明显的电弧灼伤痕迹，变压器未存在内部故障。确认该起事件为110kv线路遭雷击后，雷电波侵入变电站在变压器中性点产生过电压而引起中性点保护间隙动作。该起跳闸事件提醒变电运行专业人员对主变过电压及过电压保护应有全面的了解，现浅析变压器过电压的产生过程和过电压保护工作原理。

1、过电压的产生过程

1.1 切除空载变压器的等值电路

lb ：变压器励磁电感

cb ：绕组对地电容

励磁电流i0：

1.2过电压的形成

电流在自然过零前的某一瞬间被强行截断时电流与电压波形图：1.3 过电压大小

切除主变截流时总能量全部转换成电能，此时产生过电压大小的计算公式：

截流时的总能量：

转换成的电能：

（ lb/cb ）值为几万欧

由以上公式可以计算当i0=im时，电压ubm值很大。

2.变压器过电压保护

变压器过电压保护分为防雷保护和变压器中性点压保护。防雷保护即在主变各侧装设避雷器，避雷器的作用是当过电压超过一定值时，避雷器先放电，从而限制了被保护设备的过电压值。下面重点解释变压器中性点间隙过电压保护的工作原理。

并列运行的分级绝缘的变压器同时存在接地和经间隙接地两种运行方式。为此应配置中性点直接接地零序电流保护和中性点间隙接地保护。

中性点间隙接地保护：当变电站的母线或线路发生接地短路，若故障元件的保护拒动，则中性点接地变压器的零序电流保护动作将母联断路器断开，如故障点在中性点经间隙接地的变压器所在的系统中，此局部系统变成中性点不接地系统，此时中性点的电位将升至相电压，分级绝缘变压器的绝缘会遭到破坏，中性点间隙接地保护的任务就是在中性点电压升高至危及中性点绝缘之前，可靠地将

变压器切除，以保证变压器的绝缘不受破坏。间隙接地保护包括零序电流保护和零序过电压保护，两种保护互为备用。零序电流保护由原理接线图中的电流继电器12、时间继电器13、信号继电器14和压板15组成。一次启动电流通常取 100a 左右，时间取0.5s。零序电压保护由原理接线图中的过电压继电器16、时间继电器17、信号继电器18及压板19组成，电压定值按躲过接地故障母线上出现的最高零序电压整定，110kv系统一般取150v；当接地点的选择有困难、接地故障母线3uo电压较高时，也可整定为180v，动作时间取0.5s。当中性点电压超过击穿电压（还没有达到危及变压器中性点绝缘的电压）时，间隙击穿，中性点有零序电流通过，保护启动后，经0.5s延时切变压器三侧断路器。零序电压保护电压定值按躲过接地故障母线上出现的最高零序电压整定。

变压器中性点间隙接地保护的原理接线图

3. 变压器过电压危害及防范措施

3.1过电压危害

1）变压器过电压造成变压器绝缘损坏，危害变压器安全稳定运行。

2）过电压达到一定值，保护正确动作切除变压器，影响对用户连续可靠供电。

3.2防范措施

3.2.1 选用带并联电阻的断路器限制操作过电压

3.2.2 选用阀型避雷器限制内部过电压及雷电波侵入过电压

3.2.335kv及以下变压器中性点经消弧线圈接地，消除接地电弧过电压。

3.2.4 提高运行管理水平，严格落实反措要求，规范变压器倒闸操作顺序及内容，正确投切变压器中性点保护：

1）变压器的停送电操作均应在该变压器220kv及110kv侧中性点接地时进行

2）220kv或110kv侧开关处于断开位置的运行变压器，其相应侧的中性点应接地

3）110kv及以上电网中性点的倒换操作应遵守先合后断的原则，经消弧线圈接地中性点的倒换操作应遵守先断后合的原则，并尽量缩短操作时间。

4）充电时变压器中性点必须接地。

5）用主变充母线时，变压器中性点必须接地

6）当断路器带断口电容时，应先合开关，再合电压复感器，以防止谐振过电压。

“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以pdf格式阅读”