变压器过电压危害及避免措施

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一、变压器过电压危害

变压器过电压有大气过电压和操作过电压两类。操作过电压的数值一般为额定电压的2～4.5倍，而大气过电压则可达到额定电压的8～12倍。变压器设计的绝缘强度一般考虑能承受2.5倍的过电压。因此超过2.5倍的过电压，不论哪一种过电压都有可能使变压器绝缘损坏。变压器内部的电压分布受电压的频率和变压器的电阻、感抗、容抗的影响有很大差异，在工频电压情况下容抗是很大的，由它构成的电路相当于断路，因此，正常情况下变压器内部电压分布只考虑电阻和电感就可以了，其分布基本均匀的。大气过电压或操作过电压基本是冲击波，由于冲击波的频率很高，波前陡度很大，波前时间为1. 5μS的冲击波其频率相当于160kHz，因此，在过电压冲击波的作用下，变压器容抗很小，对变压器内部电压的分布影响很大。冲击波作用于变压器绕组时的危害可分成起始瞬间和振荡过程两个阶段来说明。

(1)起始瞬间。当t=0时，绕组的电容起主要作用，电阻和电感的影响可以忽略不计。当冲击波一进入高压绕组，由于有对地电容的存在，绕组每一匝间电容流过的电流不同，起始瞬间的电压分布使绕组首端几匝间出现很大的匝间电压，因此，头几匝的线圈间的绝缘受到严重威胁，最高的匝间电压可达额定电压的50～200倍。

(2)振荡过程。当t>0时，从起始电压分布过渡到最终电压分布的这个阶段，有振荡现象。在此过程中，起作用的不仅有电容，而且还有电感和电阻，在绕组不同的点上将分别在不同时刻出现最大电位（对地电压）。绕组不同点出现的对地电压可升到2倍的冲击波电压值，绕组对地主绝缘有可能损坏。绕组上的电压分布均匀与否和绕组对地电容和匝间电容的比值大小有关，比值越小绕组上的电容分布越均匀。

二、变压器过电压的原因及避免措施

（1） 大气过电压，雷电直击输电线路或尖端部分，大气雷雨云放电到输电线网感应过电压。

（2） 操作过电压，变压器线路带负荷拉合闸引起过电压。

（3） 故障过电压，系统发生单相短路或间歇电弧接地过电压。

为了防止过电压损坏变压器，首先安装避雷器，不使超过绕组绝缘强度的电压幅值作用到绕组上；其次在110kV及以上的变压器上加装静电屏、静电极，采用纠结式线圈等改善匝间电容，尽量使起始电压和最终电压分布均匀，并在t=0～∞其间不产生振荡。