我国各地的运行经验也证明在配电变压器低压侧加装普通阀式避雷器或金属氧化物避雷器是切实有效的措施。表1-64配电变压器雷击损坏情况统计表为减少或避免上述事故的发生,应将低压侧的FS型阀式避雷器改换为金属氧化物避雷器。只要避雷器与被保护设备的电气距离不超过5m,装于变压器低压侧出线的一组避雷器不但能够保护变压器,尚可以同时保护一路或几路低压出线的总电度表及其他电力设备。......
2023-06-27
配电变压器损坏原因探究
【摘要】：由于避雷器损坏后未能及时检出,造成配电变压器实际上没有保护,因而当雷电波侵入时易导致配电变压器损坏。例如,某局有两台单杆配电变压器遭受雷击后损坏,分析其原因系避雷器接地引下线的电感压降所致。根据原北京电力建设科学技术研究所调查、分析,14800台年配电变压器的运行经验表明:在雷击损坏事故中,大约有37%是因绝缘存在缺陷而引起的。但是,随着线路绝缘水平的提高,配电变压器的雷击事故也相应增加了。
据有关单位对部分避雷器接地电阻测量表明,接地电阻合格的只占13%。
由于避雷器的接地电阻偏高,所以当雷电流流过接地电阻时,导致变压器外壳电位增高,当其超过一定数值时,就会引起变压器绝缘击穿损坏。
(二) 避雷器损坏后未及时检出
有关单位的调查表明,有些避雷器运行12年未做过检查试验,有的作了试验,其中有12%不合格。由于避雷器损坏后未能及时检出,造成配电变压器实际上没有保护,因而当雷电波侵入时易导致配电变压器损坏。
(三) 避雷器接地引下线截面不符合规定
有关单位调查发现,有的接地引下线采用截面小于规定的铝绞线,雷击时,接地引下线被烧断,使雷电流不能泄入大地;有的铝绞线虽然截面达到了规定要求,但由于外界因素的损伤,减小了接地引下线的机械强度和截面;有的接地引下线则是连接不牢固,避雷器动作时将连接处烧坏,也不能起泄放雷电流的作用。
(四) 避雷器接地引下线过长
配变高压侧阀式避雷器都装于高压熔丝的下方,对单杆配电变压器, 其避雷器接地端离变压器外壳和中性点的接地处一般有6～10m,若取避雷器接地引下线的电感为1.67μH/m,则6～10m 引下线的电感即可达到10～16.7μH。在某一陡度的雷电流通过时,接地引下线上的压降L(d i/d t)与避雷器的残压叠加在一起作用到变压器绝缘上,有可能破坏变压器的绝缘。
例如,某局有两台单杆配电变压器遭受雷击后损坏,分析其原因系避雷器接地引下线的电感压降所致。有关情况列于表1-59中。
因为这两台配电变压器低压为单档进户,低压设备无闪络现象,变压器损坏部位在高压绕组首端,所以虽然其低压侧未安装低压避雷器,也可以认为这不是由于“正变换”或“逆变换”过电压造成的损坏。
可从避雷器接地引下线的电感压降做如下估算:
若取雷电流幅值I=5k A,波前为2.6μs的斜角波,则得
此时,引下线电感上的压降ΔU 分别为:
编号1配电变压器:
编号2配电变压器:
上述电感压降再与FS—10的5k A 残压50kV相叠加,则分别可得84kV和77kV,这已经接近10kV配变压器全波冲击耐压值75kV,再考虑绝缘老化的因素,势必导致变压器高压绕组的绝缘损坏。
表1-59 雷击损坏配变装置及运行情况表
(五) 雷电流陡度大将导致配电变压器绝缘击穿
国外研究指出,避雷器残压不仅是雷电流幅值的函数,而且也是雷电流陡度的函数。雷电流陡度对阀片电压的影响比雷电流幅值对阀片的影响更为重要。
为从数量上得出阀片电压与雷电流陡度和幅值的关系_,有关__文献提出了一个经验计算公式为If1、If2——流过阀片雷电流的幅值,k A;a1、a2——流过阀片雷电流的陡度,k A/μs。
用上式计算出的不同陡度下20k A 与65k A 的阀片电压列于表1-60中。
表1-60 不同陡度下20kA与65kA的阀片电压
注 表中以20k A 8/20μs下的阀片电压作为基准值。
由表1-47可知,幅值20k A、波前时间1.8μs与幅值65k A、波前时间8μs的阀片电压几乎一样,且幅值20k A、波前时间1μs的阀片电压反比幅值65k A、波前时间8μs高6%。这清楚表明,电流陡度对阀片电压的影响比幅值更为主要。
由上述陡度增大还会使引线电感影响变得更为严重。国外资料指出,3kV避雷器引线长度为6ft(1.83m)_时,引线电感压降占配电变压器出线端上总电压UΣ59的35%,也即引线电感压降已大于避雷器的残压14.5kV。
(六) 配电变压器本身绝缘薄弱或存在缺陷
配电变压器本身缺陷也是造成线圈损坏的原因之一。根据原北京电力建设科学技术研究所调查、分析,14800台年配电变压器的运行经验表明:在雷击损坏事故中,大约有37%是因绝缘存在缺陷而引起的。
无锡供电局详细分析了1960～1965年因雷击损坏的32台配电变压器,所得到的结论是在雷击损坏的32台配电变压器中,有28台是因其本身有缺陷,它占总损坏台数的87.5%。具体缺陷列在表1-61中。
由表1-61可见,配电变压器本身的缺陷均属制造方面的问题。
例如:从1956年开始国内各厂生产的配电变压器都按一机部标准SJ型 (或仿苏TM 型)生产;SJ型配电变压器高压线圈为多层圆筒形结构,每相线圈层数较少,层间绝缘按工作电压考虑,当线圈两层间总的工作电压在501～1000V 之间时用0.12mm 的电缆纸两层,在1001～2000V 之间时用0.12mm 的电缆纸三层。按此标准,10kV配电变压器容量在20kVA 及以上者,6kV配电变压器容量在50k A 及以上者,层间绝缘都用0.12mm 电缆纸三层,而以往制造厂都仅仅放置0.12mm 的电缆纸两层,甚至用青壳纸等绝缘性能不高的电机绝缘材料,同时,电缆纸不可避免厚度不够均匀以及存在针孔,当采用两层时,这种绝缘弱点不易错开,因此,绝缘较弱,薄弱的绝缘在雷击时,当然容易发生烧损事故,实践证明,加强绝缘后的配电变压器运行情况良好。
表1-61 变压器本身缺陷分析表
(七) 配电线路绝缘水平提高的影响
为了提高6～10kV配电线路的绝缘水平,有些地区采用了瓷横担作为线路绝缘,以减少雷击断线事故。但是,随着线路绝缘水平的提高,配电变压器的雷击事故也相应增加了。这是因为高压侧线路绝缘水平提高使逆变换变得严重起来。
表1-62列出了某10kV配电线路采用不同绝缘水平时,FS—10 型避雷器上的残压UC和变压器的冲击接地电阻为10Ω 时,FS—10中流过不同放电电流时接地电阻上的压降变化情况。
表1-62 10 kV线路绝缘水平对接地电阻压降的影响
由表1-62可见,接地电阻上的压降随避雷器放电电流或随线路绝缘水平的增长而增长,而且比避雷器残压的增长要快得多。所以,若不采取措施,当线路绝缘水平提高后,变压器的安全可靠性将有所降低。
若低压侧没有避雷器保护,低压侧线路绝缘水平愈高,侵入变压器的雷电流就愈大,正变换过电压愈高,对变压器绝缘的威胁也越大。
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2023-06-27
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