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配电变压器接地方式对防雷效果的影响分析

发布时间:2020-01-01 14:40:42? 文章来源:/? 作者:陶编辑? 阅读:次


(胜利油田分公司电力服务中心孤东电力服务部,山东 东营 257000)
摘要:在配电变压器的事故中,雷击损坏占了30%以上,且有逐年增加的趋势。本文从接地方式出发,分析了不同的接地方式和接地电阻对配变电压器防雷效果的影响。
关键词:变压器;接地;防雷;影响


变压器在电力体系中有重要的作用,雷雨天时可能会遭遇雷击,原因有多种,但是最主要的还是正、逆变换过电压,而后者的破坏性更强、危害更大。
1 变压器遭受雷击的机理分析
假设变压器的高压侧为A侧,低压侧为B侧,N点为低压侧中性点。逆变换过电压。当A侧遭到雷电侵袭时,这一侧的避雷器就会及时的将电流泄入地面,此时有冲击电流会经过接地电阻,其上的电压降落和A侧的流经电阻的放电电流大小成正比,即流过电阻的电流越大,其上的电压降落就会相对应的增加,这个电压也会加到N点,如果B侧的线路不是很短,则认为B侧线路是经过波阻抗后而与地连接的。所以,B侧线圈会流过很大的冲击电流,高压线圈中会按匝数比感应出很高的电压,但是由于避雷器的残存的电压会制约A侧的电压,于是感应出来的电压就会把A侧中性点的电位抬高,因此在中性点附近变压器的绝缘容易击穿或匝间短路,逆变换过电压[16-17]过程就是由A侧进来的波所引起,又由B侧电磁感应到A侧的过程。正变换过电压。当B侧遭到雷电侵袭时,线圈中会有很强的电流,A侧会按比例产生电动势,所以A侧的中性点电压会增大不小,在这个过程中,A侧产生的过电压就是正变换过电压。由于A侧绝缘裕度低于B侧绝缘裕度,所以雷害情况大多数会发生在A侧中性点附近。
2 变压器防雷措施分析
配电变压器非常多,广泛分布在各地。A侧有避雷器,变压器与避雷器的距离是越近越好,这样有利于变压器的防雷保护,最好采用A侧避雷器、N点和配变外壳连接在一起后在接地的方法,而且要尽可能的使接地线的长度不要太大,这样会减小加在A侧的电压降落,对变压器的绝缘有利。但是采用这种接地方法的弊端是会给日常用电居民造成安全隐患,所以,应综合考虑各方面影响因素来减小雷害的发生。大量的实测数据表明,如果B侧不加避雷器,变压器还会受到“正、逆变换过电压”的危害。所以,变压器的A侧和B侧都应该装设避雷器,这样才能最大限度的预防变压器危险的情况发生。
中性点的绝缘分为两种情况:一个是分级绝缘,另一个是全绝缘。35KV以下的变压器,一般不需要对其中性点进行保护。但是对110KV及以上的中性点不经过任何设施而直接和地相连的,不管变压器中性点的绝缘是按相电压设计还是按线电压设计的,都应该在中性点处加避雷器。
变压器的接地不仅有防雷接地,还有工作接地和保护接地,这几种接地可以确保变压器安全而又稳定的运行,变压器中性点的接地就是属于工作接地的范畴;变压器外壳和地面连接就是保护接地,这样可以保证外壳与大地等电位,起到保护变压器的作用;变压器绕组前端经过避雷器后和地面相连接就是防雷接地,对于防雷接地,主要有以下两种方法:直接接地的接地方法和三位一体的接地方法。“三位一体”的接地方法是将将三个点连接在一起,这三个点分别是B侧中性点、配变外壳和引下线。
当采用直接接地方法时,避雷器的残压约有十几千伏到几十千伏,即其冲击下的等值电阻不过几欧姆,但是一个接地电阻可能在10欧姆左右。所以,当有雷电流流过时,在接地电阻上产生的压降可能比避雷器残压还要大。单独接地时,变压器高压绕组与外壳之间所承受的电压为接地电阻上的压降与避雷器的残压叠加之和,这样很容易使避雷器损坏。当采用“三位一体”接地方法时,变压器的绝缘就会比较安全了。因为采用这种方式时,加在变压器绝缘上的电压就只有避雷器上残余的电压而不会有电阻上的压降。这种方法明显比单独接地的方法要好,对绝缘的保护会增加不少,以免发生击穿。
配变的雷电防护受多方面的影响,接地装置也是其中之一,而且影响也不小,它安装的好坏与否直接影响了配变的防雷性能。所以,接地装置的安装和选择要符合相关规程和技术规范,而且要可靠接地。
标准规定:阻值R的选择与配变容量S有关系,S<100kVA时,R 10 ;S 100kVA时,R 4 。若配电变压器三点共地,那么R应为最小的。
引下线越短越好,因为引下线的电感L 1.7mH/m

避雷器上的残存电压与它一起加在配变的外壳上,会加大破坏性。
经现场实际调研,目前孤东采油厂井场的配变变压器均采用直接接地的方式,尽管近几年针对线路防雷采取了众多措施,但在雷暴季节,变压器遭受雷击的现象仍时有发生,没有达到既定的防雷目标。同时,现场的变压器中性点、避雷器以及变压器外壳接地线过长,现场施工过程中出现了绕杆的现象。上述诸多因素极为关键,其直接决定了各种措施的防雷效果。
3 仿真效果对比
经过变压器及避雷器的整体仿真模型模拟,变压器为6kV/0.38kV的变压器。分别对单独接地方式和“三位一体”接地方式进行仿真,分析接地的方式、接地线绕杆、接地引下线的电感和接地电阻对过电压的影响。
通过金属氧化物避雷器模型及参数,结合实验中的雷电流波形,雷电流公式为

,幅值为470 ,波前为2.6 ,波长为40
仿真结论:雷击相过电压在一定程度上会受到与地连接的电阻值的影响,而且它们是同时增大或同时减小的关系,与地相连的电阻值减小会使VN1的数值也相应的减小。
3.1“三点共地”接地方式
3.1.1下端共地
此接地方法就是引下线的下端都连接在一起,然后在与电阻相连,电阻下端再接地。
3.1.2上端共地
此接地方法就是引下线上端都连接在一起,下端经过一个电阻与地连接。
通过仿真结果可见,接地方式对雷击相过电压有一定的影响,且“三点共地”的接地方式优于单独接地的接地方式。由于接地引下线电感上的压降和接地电阻上的压降,“三点共地”时中性点的电压会大于单独接地时的电压。非雷击相也会出现一定的电压,这种现象是由于电和磁的感应所引起的。在“三点共地”时,无论是下端共地还是上端共地,接地电阻对雷击相过电压都有影响,且都比单独接地时小。在“三点共地”时,无论是下端共地还是上端共地,接地引下线电感对雷击相过电压都有影响,且都比单独接地时小。通过此措施,雷击事故率同比下降50%。
4 小结
结合孤东电力服务部所服务的孤东采油厂变压器的防雷接地现状,分析了现有独立接地方式存在的问题,提出采用三点共地的接地方式,有效增强变压器的防雷性能;同时分析了不同引下线参数对于防雷性能的影响,提出变压器中性点、变压器外壳以及避雷器三点共地点应该在上端实现,且严格杜绝接地线出现“绕杆”现象;分析了不同接地电阻情况下,对于雷电流泄放速度的影响,并通过建模仿真验证了分析结论的正确性。


本文来源:配电变压器接地方式对防雷效果的影响分析:/lunwen/8885.html

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