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电力变压器综合防雷措施 韩爱芝 （平顶山供电公司，河南 平顶山 467001） 摘要：提出了电力变压器的综合防雷措施，并给出了故障实例。 关键词：变压器；绕组；措施 中图分类号：TM406文献标识码：B文章编号：10018425（2010）02006103 Comprehensive Measures of Lightning Prevention for Power Transformer HAN Ai-zhi （Pingdingshan Power Supply Bureau, Pingdingshan 467001, China） Abstract：The comprehensive measures of lightning prevention for power transformer are presented. The fault exampls are given. Key words：Transformer；Winding；Measure 1 引言 大型电力变压器运行的稳定性对电网安全运行 有着十分重要的影响。随着电网建设的高速发展，系 统短路容量也日益增大，各种过电压时有发生，严重 威胁了变压器的运行安全。 笔者对2001年至今某地区10台35kV-220kV 变压器发生的异常情况进行了统计，5台因遭雷击 导致绕组损伤或变形， 其中220kV变压器2台、 110kV变压器1台、35kV变压器2台。 电力系统内 部遭受雷电过电压的侵袭，使系统发生短路故障，流 经变压器的强大短路电流造成变压器绕组变形。 雷 害常常造成变压器低压绕组变形， 给电力设施造成 严重的后果，因此，研究防止雷害的综合措施是必需 的。 2 故障实例 220kV BF变电站地处多雷区， 变电站内2台 220kV变压器， 电压组合为220kV/110kV/35kV，均 为20世纪90年代中期产品， 变压器抗短路能力有 限。该变电站无论是站内防雷措施，或是线路防雷措 施均符合规程要求。BF变电站内避雷器每年动作次 数较多，35kV避雷器尤为突出，35kV热备用开关常 遭雷击损坏， 导致母线多次短路，2台主变低压绕 组、平衡绕组中度变形。 【实例1】2001年6月28日晚，B1号主变重瓦 斯动作，突然跳闸。当时是雷电天气，35kV高压室一 热备用间隔开关爆炸。 对B1号变压器进行试验检 查，发现直流电阻数据和色谱分析结果异常。利用绕 组电容量变化和绕组频响特性测试， 结果均证明该 变压器存在中度偏严重变形。 多种试验结果表明， B1号变压器已存在严重故障，决定对变压器进行吊 罩检查。吊罩后发现变压器内部绝缘垫块散落较多， 进一步检查发现低压绕组、平衡绕组存在严重变形。 故障后变压器绕组电容量变化及绕组变形测试结果 如表1所示。变压器吊芯后，主变低压绕组变形情况 如图1所示。 从表1可知， 变压器低压绕组电容变化量为 21.9%，平衡绕组电容变化量高达45.32%，属于中度 偏严重变形。 从图1可以看出，变压器低压绕组、平 衡绕组变形严重。因低压绕组变形较严重，平衡绕组 已经无法从低压绕组中拔出， 说明该变压器已不具 备运行条件。随后对该变压器的低压绕组、平衡绕组 进行了改造。 TRANSFORMER 第 47 卷 第 2 期 2010 年 2 月 Vol.47 February No.2 2010 第 47 卷 【实例2】因BF变电站35kV出线多次遭受雷 击，雷电侵入波造成热备用35kV开关柜爆炸、母线 短路，B2号变压器遭受多次出口短路冲击。2001年 8月，对运行正常的B2号主变进行检查试验，高压 试验项目和色谱分析全部合格。 但是主变低压绕 组、平衡绕组电容变化较大，绕组变形试验也显示 异常，试验结果如表2所示。 从表2可以看出， 主变平衡绕组电容量变化 20.4%、低压绕组变化11.4%，属于中度偏轻变形；对 该变压器做绕组变形试验， 同样证明该变压器存在 中度偏轻变形。因该变压器没有进行技术改造，无法 观察到绕组变形情况。根据现场经验，变压器属于中 度偏轻变形，在没有出口短路的情况下，该变压器可 以继续正常运行， 但该变压器很难再次经受住出口 短路冲击。 3 变压器绕组变形分析 变压器绕组变形的主要原因是外 部多次短路冲击， 使变压器绕组变形 逐渐严重，最终绝缘击穿损坏；短时间 内，外部频繁的短路冲击，可能会造成 变压器绕组变形而损坏； 长时间短路 冲击， 可能会造成变压器绕组变形而 损坏；一次短路冲击，就均可能造成变 压器绕组变形损坏。 变压器绕组在过电流作用下受到 的电动力 （特别是在出口短路时），如 果超过其可以耐受的机械强度， 将会 使其发生永久性变形； 变压器遭受短 路电流冲击的次数越多， 承受最大短 路峰值电流的概率也就越高， 越可能 导致绕组变形。 当变压器受到电动力的冲击后， 绕组是否发生变形以及变形程度如 何，主要受两方面的影响：（1）变压器 绕组承受冲击力的能力， 主要取决于 绕组的材料、结构、制造工艺和应力均匀性等。（2）绕 组所受冲击力的特性，即冲击力的大小、作用时间、 作用频率以及作用方式和范围。 断路器在雷雨季节处于热备用状态， 当发生雷 电波入侵时， 会在热备用断路器的开断处发生雷电 波的全反射，雷电波的陡度越大，这种全反射的雷电 波的危害就越大， 极有可能造成断 路器绝缘击穿，导致母线出口短路， 对变压器的危害极大。BF变电站 35kV母线短路，均因为雷电波侵入 35kV热备用断路器，雷电波全反射 使断路器绝缘击穿， 造成断路器爆 炸、母线短路，引起两台主变低压绕 组变形。 雷击只是变压器绕组变形 的诱发因素， 变压器承受短路能力 不足和过多的出口短路故障， 才是 造成变压器绕组变形的主要原因。 4 措施 BF变电站雷电活动非常频繁，35kV线路经常 落雷发生事故。 如2001年7月，在一条35kV出线 第1基铁塔上安装一组带间隙的氧化锌避雷器，并 安装了计数器， 连续三次雷雨天气过后察看计数器 表1变压器绕组电容量变化及绕组变形测试结果 Table 1Test results of capacitances and deformation of transformer winding 新装电 容量/pF 近期电 容量/pF 电容变 化量/% 频响法测 试结果 吊罩后绕 组情况 备注 高压绕组14 688.914 640-0.3无变形无变形 雷击造成 出口短路 中压绕组20 938.119 230-8.16无变形无变形 低压绕组26 341.732 11021.9中度偏严重严重 平衡绕组33 304.748 40045.32无法测量严重 测试项目 测试部位 （a）A相 （b）B相（c）C相 图1变压器低压绕组三相变形情况 Fig.1Deformation of LV three-phase windings of transformer 新装电 容量/pF 近期电 容量/pF 电容变 化量/% 频响法测 试结果 吊罩后绕 组情况 备注 高压绕组14 543.714 6500.7无变形无法检查 雷击造成 出口短路 中压绕组21 226.720 850-1.8无变形无法检查 低压绕组28 666.231 92011.4中度偏轻变形 无法检查 平衡绕组35 226.442 40020.4无法测量无法检查 测试项目 测试部位 表2B2号变压器试验结果 Table 2Test results of No. B2 transformer 62 韩爱芝： 电力变压器综合防雷措施第 2 期 动作次数， 三相分别动作次数为9次、3次和5次。 多年来，BF变电站每一次低压出口短路冲击都是因 为雷电侵入波造成的， 而该变电站和线路的防雷措 施是符合规程规定的。因此如何采取综合防雷措施， 保证BF变电站免遭雷电波侵入， 才是保证变压器 安全运行的关键所在。 根据BF变电站的实际情况， 先后采取了以下措施。 （1）35kV热备用断路器在雷雨季节完全处于戒 备状态。 （2）所有35kV出线第1基杆塔上安装氧化锌 避雷器。 （3）对35kV出线1-8基杆塔进行接地网改造。 （4）在35kV出线2-6基杆塔上安装自制的多 针头避雷针。 （5）在易遭雷击的35kV出线上安装扼流线圈 （一般情况下可以不采用该措施）。 （6）在易遭雷击的35kV出线高压套管处安装 氧化锌避雷器。 （7）在变电站内35kV进线区安装电站型多针 头避雷针。 （8）将变电站内所有避雷器更换成大容量氧化 锌避雷器。 （9）选用抗出口能力强的变压器（对新型变压器 而言）。 在2001年及以前，BF变电站及35kV线路均 采用常规的防雷措施， 站内所有35kV避雷器每年 动作次数在9次17次之间； 断路器每13年因雷 害发生1次爆炸事故；两台220kV变压器因多次遭 受出口短路冲击低压绕组变形。 自2002年采取以上综合防雷措施后， 近9年 来，变电站内所有35kV避雷器动作次数大大减少， 据统计总共动作11次，平均每年动作1.2次；断路 器没有发生过爆炸事故；两台220kV变压器没有遭 受过出口短路冲击；B2号主变低压绕组、 平衡绕组 中度偏轻变形，一直安全运行至今。变压器发生轻微 绕组变形，只要不伤及绝缘，是可能继续运行的，如 果能够采取有效措施确保不再发生出口短路故障， 变压器继续运行一段时间是完全可能的。 5 结束语 随着电力建设的快速发展， 对供电可靠性的要 求越来越高， 保证大型变压器安全稳定运行是供电 企业的重中之重。 尽管综合防雷措施很好地解决了 平顶山供电公司所辖多雷区变电站的雷害问题，但 综合防雷措施也可能会有一定的局限性， 如对于极 特殊的球形雷就不一定有效 （近几年没有在BF变 电站发现球形雷， 因此到目前为止还没有得到验 证）。 针对不同变电站情况的综合防雷问题，要采取 有针对性的措施，既要考虑变电站设备的安全性，又 要考虑投资的经济性。 参考文献： 1韩爱芝，刘莘昱，曾定文，等.判断变压器绕组变形的简单 方法J.变压器，2003，40（4）：8-12. 2陈化钢.电气设备预防性试验方法M.北京：水利电力出 版社，1994. 3DL/T596-1996，电力设备预防性试验规程S. 收稿日期：2009-07-09 作者简介：韩爱芝（1966-），女，河南舞阳人，平顶山供电公司生产技术部主任，高级工程师，长期从事电力生产与技术监督 工作。 ! 互感器上进行。 互感器在经受本条规定绝缘型式试验后，应经 受所规定的全部例行试验。 2.4.3特殊试验 特殊试验既不同于例行试验，又不同于型式试 验，是制造厂与用户协商确定的试验项目。特殊试验 包括： 雷电截波冲击试验。 机械强度试验。 绝缘热稳定试验。 （待续） （上接第48页） 正泰变压器助力新一代运载火箭飞天 继正泰生产的KYN28高压开关柜、NGC1低压开关柜等 产品服务于中国运载技术研究院、北京航天试验技术研究院 后， 近日， 正泰变压器又成功获得中国运载火箭技术研究 院天津新一代运载火箭产业化基地项目110kV变电站设 备采购共计1 912万元的采购合同。 63