電網(wǎng)中的變壓器保護
電力系統(tǒng)的過電壓一般可分為暫時過電壓(工頻過電壓、諧振過電壓、弧光接地過電壓)、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(wǎng)中電氣設(shè)備發(fā)生故障，或頻繁操作設(shè)備引起電網(wǎng)中電感和電容匹配而構(gòu)成諧振回路，在一定條件激發(fā)下產(chǎn)生電能、磁能轉(zhuǎn)換而引起的過電壓，如是變壓器的勵磁電感和對地電容產(chǎn)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(tǒng)發(fā)生單相接地故障，在接地點因弧光放電而引起的過電壓。
操作過電壓系因電網(wǎng)狀態(tài)的突變而引起電磁場能量的急劇變化，或投切大容量設(shè)備，或是對設(shè)備的操作失誤等而引起能量快速釋放時產(chǎn)生的過電壓。主要表現(xiàn)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(fā)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(yīng)過電壓。直接雷過電壓是雷云直接對設(shè)備、構(gòu)件等導(dǎo)體的放電產(chǎn)生的，而感應(yīng)過電壓則是電磁場的急劇變化而產(chǎn)生的。
電網(wǎng)中產(chǎn)生的幾種過電壓，真正對變壓器絕緣和保護裝置產(chǎn)生影響的，主要取決于過電壓的波形。幅值和持續(xù)時間�？己嗽O(shè)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(shè)備絕緣對雷電、操作或工頻電壓的耐受能力應(yīng)由相應(yīng)的波形電壓來檢驗。
在過電壓對變壓器造成損壞的事故中，雷電過電壓導(dǎo)致絕緣擊穿損壞的機率最多。當(dāng)電網(wǎng)遭受雷擊時，在線路導(dǎo)線上會產(chǎn)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(jīng)變壓器入地，當(dāng)余波經(jīng)變壓器保護的避雷器時，將產(chǎn)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(dǎo)線振蕩而導(dǎo)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(yīng)盡量實現(xiàn)避雷器和變壓器保持零距離。
電網(wǎng)內(nèi)出現(xiàn)的諧振過電壓或操作過電壓，其過電壓幅值也高，持續(xù)時間也較長。同樣也會威脅到變壓器運行的安全，甚至還會導(dǎo)致絕緣擊穿而毀壞變壓器。
此外，逆變換過電壓對變壓器的危害也不容忽視。當(dāng)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(cè)遭受雷擊時，會引起避雷器放電，產(chǎn)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(jīng)接地點放電時，會在接地電阻上產(chǎn)生一個很大的沖擊電壓降，此電壓經(jīng)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(chǎn)生磁通。根據(jù)電磁感應(yīng)原理，此磁通會在高壓繞組上按變壓器變化產(chǎn)生很高感應(yīng)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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