变压器的过电压现象及其保护措施
变压器的过电压保护
变压器是电网变换电压和传送电能的电气设备，是电网向用户供电的载体，变压器的安全可靠运行情系万家灯火。
然而在电网运行中由于诸多原因会产生过电压，而变压器的绝缘水平相对比较薄弱，在变压器损坏的原因中，过电压造成损坏的概率最大。
在电网运行中因某种原因产生过电压，必将导致变压器的损坏，其绝缘水平主要由雷电击耐受电压和工频耐受电压来决定。
过电压系指对绝缘有危险的突然电压升高，这种非正常的电压升高，其幅值可达设备额定电压的几倍以上，严重威胁变压器绝缘的安全，若过电压持续时间较长，必将造成变压器的损坏。
为确保电网运行中变压器的安全，除选用优质的变压器外，还要对变压器设置合理有效的过电压保护措施。
一、电网过电压产生的机理电力系统的过电压一般可分为暂时过电压(工频过电压、谐振过电压、弧光接地过电压)、操作过电压、雷电过电压等。
暂时过电压主要由单相接地故障、谐振等引起的。
谐振过电压是电网中电气设备发生故障，或频繁操作设备引起电网中电感和电容匹配而构成谐振回路，在一定条件激发下产生电能、磁能转换而引起的过电压，如是变压器的励磁电感和对地电容产生的铁磁谐振，其引起的过电压会更高。
弧光接地过电压系因系统发生单相接地故障，在接地点因弧光放电而引起的过电压。
操作过电压系因电网状态的突变而引起电磁场能量的急剧变化，或投切大容量设备，或是对设备的操作失误等而引起能量快速释放时产生的过电压。
主要表现在空载线路、变压器的开断和重合闸等。
雷电过电压是大气中带有大量正电荷雷云与带负电荷雷云相遇时，发生雷云放电而引起的过电压。
雷电过电压可分为直击雷过电压和感应过电压。
直接雷过电压是雷云直接对设备、构件等导体的放电产生的，而感应过电压则是电磁场的急剧变化而产生的。
二、电网过电压对变压器的危害电网中产生的几种过电压，真正对变压器绝缘和保护装置产生影响的，主要取决于过电压的波形。
幅值和持续时间。
考核设备绝缘水平的电压波形有三种：短波前的雷电波、长波前的操作波和低频电压波。
过电压问题及其解决方案
过电压问题及其解决方案过电压问题及其解决方案1. 引言过电压是在电力系统中经常遇到的一个问题，它给电力设备和系统带来了许多隐患和安全风险。
在本篇文章中，我们将探讨过电压的概念、原因和解决方案。
希望通过深入了解这个主题，可以帮助读者更好地理解和应对过电压问题。
2. 过电压的定义和原因过电压是指电力系统中电压瞬时或持续上升到超过额定电压的现象。
它可能由电力系统中的各种原因引起，包括雷击、开关操作、电力设备故障、突然负载变化等等。
2.1 雷击雷击是导致过电压的最常见原因之一。
当雷电击中地面或电力线路附近的物体时，会引发短暂而强大的电压脉冲，进而导致电力系统中的过电压。
2.2 开关操作电力系统中的开关操作也会导致过电压问题。
当电力系统中的开关打开或关闭时，会产生感应电动势，导致电压瞬时上升。
如果这种瞬时电压超过了设备的额定电压，则可能产生过电压。
2.3 电力设备故障电力设备故障是另一个常见的过电压原因。
变压器内部短路或绕组接地故障可能会导致电压上升。
2.4 突然负载变化突然的负载变化也可能引发过电压。
一台大型电机的突然开动可能使电压短期内上升。
3. 过电压的危害过电压问题对电力设备和系统都带来了一系列的危害。
过电压会导致设备的过载和过热，从而降低设备的寿命。
过电压可能引发设备的击穿和损坏，甚至会导致火灾和爆炸风险。
过电压还会导致系统的不稳定和停电，给用户带来不便和损失。
4. 过电压的解决方案为了应对过电压问题，我们可以采取以下几种解决方案：4.1 避雷器避雷器是一种能够保护电力设备不受雷击和过电压影响的装置。
它通过将过电压分散到大地来保护设备。
避雷器通常安装在输电线路、变压器和电力设备之间。
4.2 电力保护装置电力保护装置是另一种解决过电压问题的常用方法。
它可以及时检测到过电压事件，并采取相应的保护措施，例如切断电力供应或将过电压引导到地面。
4.3 负载调节和平衡合理的负载调节和平衡是减少过电压问题的一种有效方法。
变电站电气设备运行中常见故障及应对措施
变电站电气设备运行中常见故障及应对措施摘要：随着我国电力体制改革的不断深入，变电站的数量和规模不断完善，管理系统逐步智能化。
面对当前经济的快速发展，电力系统越来越追求运行的稳定性和安全性，这已成为我国电力系统的主要发展目标。
但变电站电气运行中存在一些常规问题，直接影响变电站的安全运行质量和效率。
关键词：变电站；电气设备；常见故障；措施；电气设备在变电站中的工作运行状况与电力系统的运行质量有直接关系，在一定程度上电气设备能决定电网运行的安全稳定性，为此若需要对电气设备进行良好的维护。
对变电站电气设备的运行及维护措施进行了探讨。
一、变电运行设备常见的故障类型1.过电压现象对变电设备运行的影响。
对于变电运行设备而言，出现过电压现象是十分普遍和常见的。
导致变电运行设备出现过电压现象主要有两种原因：其一，如果变电设备的变压器的高压算延伸出去的高压输电线路在正常的运行过程中，受到雷电的击打，则会瞬时产生极高的电压侵入波。
其二，过电压现象产生的原因不仅仅来自于雷击现象，还来自于电网内部的操作过电压现象。
例如变电运行中的断路器开合渣，在进行断路器的开合闸的时候，会对变电站周边的潮流分布进行一定的改变，进而导致过电压现象的产生。
2.短路故障对于变电运行设备的影响。
变电运行设备另一常见故障类型就是短路故障。
短路故障包含了负载短路、接地故障以及相间短路等。
一旦变电运行设备出现短路故障现象，其会迅速增大变电范围内的电流，甚至部分电流会直接从变压器的线圈流过，并超过了变压器的额定运行电流，加之内部强电动力的影响，使得变压器内部结构出现变形、烧毁等现象；同时，短路现象的发生还可能导致在其他变电运行设备上出现高温点，进而出现无法修复的损伤。
3.跳闸故障对于变电运行设备的影响。
变电运行设备出现跳闸故障主要包含了线路跳闸、开关跳闸（主变低压侧开关跳闸、主变三侧开关跳闸）等。
之所以出现跳闸现象，主要原因在于保护拒动、开关拒动进而引发的越级跳闸、开关误动以及母线线路故障等。
110kV变压器中性点过电压计算及其保护策略
110kV变压器中性点过电压计算及其保护策略摘要：110kV系统通过改变变压器中性点的接地形式，从而实现调控短路电流量，同时使得继电保护能够整定，而且不接地变压器的中性点通过这种接地形式也能够产生过电压。
本文针对110kV变压器中性点过电压的计算进行分析，结合分析内容提出相对应的保护策略。
关键词：110kV变压器；过电压；保护策略1.引言由于电力系统常规运行中三相对称的缘故，电力变压器不会产生过电压。
若出现意外情况，比如单相接地短路、非全相运行或者是雷电等，则变压器中性点会产生一定的过电压，甚至会和相电压一般；若是出现简谐振动，变压器中性点则会产生更大的过电压。
再者由于110kV变压器中性点大部分都是分级绝缘，因此保护变压器中性点是非常重要的。
通过运行实践以及相关资料显示，在雷电冲击、非全相电力运行以及系统单相接地短路事故中，变压器中性点产生的过电压会在极大程度上影响变压器中性点的绝缘。
2.110kV变压器系统的软件仿真2.1设计110kV变压器系统的仿真模型为了更清晰的计算变压器中性点在不同事故中所产生的具体过电压值，本文通过ATP-EMTP软件构建110kV变压器的模型进行仿真分析。
2个110kV变压器通过YYd的方法连接，设定相同的参数、最大容量，避雷器接在变压器的中性点。
以变压器110kV侧母线作为起点，在110kV侧输电线路上共计设有6个点，点与点之间的距离为20m。
（如图1）2.2 110kV变压器系统模型的仿真结果本次的仿真结果是110kV输电线路上出现单相短路故障，和母线的距离越近，其中性点所产生的过电压值就会越大；换言之，接地点的过电压值越小，那么就越远离母线，其根本原因是由于正序电阻的不断降低所造成的。
此外，110kV母线侧出现了接地的情况，而2个变压器系统的高压侧电源没有出现接地的情况，中性点的最大电压值高达97kV，几乎接近了110kV输电线路中所产生的相电压，其产生原因是电力系统实际上等效于一个无穷大系统。
变压器谐振过电压的原因
变压器谐振过电压的原因
变压器谐振过电压是指在变压器的绕组中，由于电感和电容的存在，当电源频率与变压器的固有频率相等或接近时，会发生谐振现象，导致电压升高的情况。
以下是一些可能导致变压器谐振过电压的原因：
1. 电网参数变化：电网中的电感和电容参数变化，如线路长度、电缆长度、电容补偿等的改变，可能导致谐振条件的满足。
2. 负载变化：负载的突然变化或不平衡可能引起变压器绕组中的电感和电容发生变化，从而引发谐振。
3. 变压器绕组结构：变压器绕组的结构和布局可能导致局部电感和电容的不平衡，增加了谐振的可能性。
4. 非线性负载：非线性负载如电力电子设备、电焊机等会产生谐波，这些谐波可能与变压器的固有频率产生谐振。
5. 雷击或故障：雷击或电网中的故障可能导致暂态过电压，其中可能包含谐振频率的成分。
为了防止变压器谐振过电压，可以采取一些措施，如合理设计电网参数、调整电容补偿、使用滤波器、避免负载突然变化等。
在变压器的设计和运行中，也应考虑谐振过电压的可能性，并采取相应的防护措施。
试述变压器故障原因分析及解决措施
试述变压器故障原因分析及解决措施摘要:变压器在电力系统和供电系统中占有十分重要的地位。
本文对变压器运行中的异常现象及故障原因进行了分析，并对这些故障提出了解决的方法。
关键词:变压器异常运行故障分析变压器是一种静止的电气设备，一般由铁芯、绕组、油箱、绝缘套管和冷却系统等5个主要部分构成。
为了保证变压器的安全运行，电气运行人员必须掌握有关变压器运行的基本知识，加强运行过程中的巡视和检查,做好经常性的维护和检修以及按期进行预防性试验，以便及时发现和消除绝缘缺陷。
对变压器运行过程中发生的异常现象，应及时判断其原因和性质，迅速果断地进行处理,以防止事故扩大而影响正常供电。
一、变压器出故障的异常运行1、声音异常①当有大容量的动力设备起动时，由于负荷变化较大，使变压器声音增大。
如变压器带有电弧炉、可控硅整流器等负荷时，由于有谐波分量，变压器的声音会变大。
②过负荷会使变压器发出声音很高而且沉重的“嗡嗡”声。
③个别零件松动使变压器发出强烈而不均匀的噪声，如铁芯的穿芯螺丝夹得不紧使铁芯松动等。
④内部接触不良或绝缘有击穿，变压器发出“劈啪”声。
⑤系统短路或接地，因通过很大的短路电流,使变压器发出很大的噪声。
⑥系统发生铁磁谐振时，变压器发出粗细不均的噪声。
2、正常负荷和正常冷却方式下，变压器油温不断升高由于涡流或夹紧铁芯用的穿芯螺丝绝缘损坏，均会使变压器的油温升高。
涡流使铁芯长期过热而引起硅钢片间的绝缘破坏，这时铁损增大油温升高。
而穿芯螺丝绝缘破坏后,使穿芯螺丝与硅钢片短接,这时有很大的电流通过使螺丝发热，也会使变压器的油温升高。
3、继电保护动作继电保护动作一般说明变压器内部有故障。
瓦斯保护是变压器的主要保护,它能监视变压器内部发生的大部分故障，经常是先轻瓦斯动作发出信号，然后重瓦斯动作跳闸。
轻瓦斯动作的原因有以下几个方面：①因滤油、加油和冷却系统不严密，致使空气进入变压器。
②温度下降和漏油使油位缓慢降低。
③变压器内部故障，产生少量气体。
变压器的过电压现象与其保护措施
变压器的过电压现象与其保护措施变压器是电能传输和分配的重要设备，主要用于将输入电压变换为输出电压，以满足不同设备的电压要求。
然而，在使用变压器的过程中，由于各种原因，可能会出现过电压现象，对变压器造成损害甚至危险。
因此，对变压器的过电压现象进行了详细的研究，并制定了相应的保护措施。
一、变压器的过电压现象1.过电压现象的定义过电压是指变压器的端口电压超过了其额定电压的情况。
过电压分为永久性过电压和瞬时性过电压两种情况。
2.过电压的原因（1）输入电源的突然断电或短路会导致变压器的输出电压瞬时增大，造成瞬时性过电压。
（2）输入电源的电压波动、电流突变等不稳定因素，会使变压器的输出电压超过额定电压一段时间，造成永久性过电压。
（3）雷击、闪络、感应电压等自然因素也是引起变压器过电压的原因。
3.过电压对变压器的影响（1）过电压会使变压器的绝缘材料受到严重的电热损坏，甚至击穿。
（2）过电压会在变压器绕组中产生电火花和过电流，使绕组发热严重，导致变压器的温升升高。
（3）过电压会引起变压器的功率因数下降，进而影响变压器的传输能力。
二、变压器的过电压保护措施为了保护变压器免受过电压的损害，采取以下措施进行过电压保护：1.过电压保护装置安装过电压保护装置是最常见、最有效的过电压保护措施之一、过电压保护装置可以迅速检测到过电压情况，并通过短路绕过变压器绕组，阻止过电压通过变压器进入负载侧。
2.隔离过电压的源头过电压是由输入电源引起的，因此，对输入电源进行隔离是防止过电压的另一种有效方法。
例如，在变压器输入侧增加隔离变压器或使用稳压器，可以降低输入电压的突变和波动，减少过电压的机会。
3.使用绕组保护装置绕组保护装置可以检测绕组中的过电压情况，并在需要时保护绕组免受过电压的损害。
例如，一些绕组保护装置可以通过切断供电电路或通过其他方式将过电压引导到地线，以保护绕组免受损害。
4.定期维护和检测定期进行变压器的维护和检测，可以及时发现并修复潜在的问题，预防过电压的发生。
变电站变压器常见故障及处理方法
变电站变压器常见故障及处理方法
变压器常见故障及处理方法包括：
1. 温升过高：可能是由于过载运行、冷却系统不良、绝缘老化等原因引起的。
处理方法包括降低负载、改进冷却系统、更换绝缘材料等。
2. 绝缘击穿或闪络：可能是由于绝缘老化、湿度过高、外界灰尘、异物等原因引起的。
处理方法包括更换绝缘材料、提高绝缘能力、保持清洁干燥环境等。
3. 短路：可能是由于绝缘破裂、绕组短路、短路导线或连接不良等原因引起的。
处理方法包括修复或更换受损绕组、检查并修正连接问题等。
4. 绕组故障：可能是由于绕组接触不良、绕组短路或绕组材料老化等原因引起的。
处理方法包括重新连接或更换受损绕组、更换绕组材料等。
5. 油泄漏：可能是由于密封不良、油箱损坏或绝缘老化等原因引起的。
处理方法包括修复或更换受损部件、提高密封性能等。
6. 噪音过大：可能是由于绕组松动、绝缘损坏或冷却系统异常等原因引起的。
处理方法包括重新固定绕组、更换绝缘材料、修复或改进冷却系统等。
以上仅列举了一些常见的变压器故障及处理方法，具体处理方法应根据具体故障原因进行判断和采取相应措施。
在处理变压器故障时，建议请专业人员进行安全检修和维修。
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变压器的过电压现象及其保护措施
1 问题提出
变压器运行时,如果电压超过其最大允许工作电压,称为变压器的过电压。
过电压往往对变压器的绝缘有很大的危害,甚至使绝缘击穿。
过电压分为操作过电压和大气过电压两种。
输电线路直接遭雷击或雷云放电时,电磁场的剧烈变化所引起的过电压称为大气过电压;当变压器或线路上的开关合闸或拉闸操作时,因系统中电磁能量振荡和积聚而产生的过电压称为操作过电压。
变压器的这两种过电压都是作用时间短促的瞬变过程。
操作过电压一般为额定电压的3.0～4.5倍,而大气过电压数值很高,可达额定电压的8～12倍,并且绕组中电压分布极不均匀,进线端头部分线匝承受的电压很高。
因此,必须采取必要的措施,防止过电压的发生和进行有效的保护。
过电压在变压器中破坏绝缘有两种情况,一是将绕组与铁心(或油箱)之间的绝缘、高压绕组与低压绕组之间的绝缘(这些绝缘称为主绝缘)击穿;另一种是在同一绕组内将匝与匝之间或一段绕组与另一段绕组之间的绝缘击穿。
由于过电压时间极短,电压从零上升到最大值再下降到零均在极短的时间内完成,因而具有高频振荡的特性,其频率可达100kHz以上。
在正常运行时,电网的频率是50Hz,变压器的容抗很大,而感抗ωL很小,因此可以忽略电容的影响,电流完全从绕组内部流过。
2 原因分析
以下简单说明两种不同类型过电压产生的原因:
(1)操作过电压
在一般的电网中,使用的绝大多数是降压变压器,下面以降压变压器空载拉闸操作为例说明操作过电压产生的原因。
根据变压器参数的折算法可知,把二次侧(低压侧)电容折算到一次侧(高压侧)时,电容折算值很小,因此二次侧电容的影响可以略去不计。
这就是说,空载时可以忽略二次侧的影响。
就一次绕组来说,由于每单位长度上的对地电容CFe''是并联的,故对地总电容值为: CFe=ΣCFe''
由于一次侧单位长度上的匝间电容Ct''是串联的,故其匝间总电容值为:
Ct=1/(Σ1/Ct'')
在电力变压器中,通常CFe>>Ct,所以定性分析时,匝间电容的影响也可略去不计。
空载变压器从电网上拉闸时,如果空载电流的瞬时值不等于零而是某一数值Ia,这时相应的外施电压瞬时值为Ua。
于是在拉闸操作瞬间,一次侧电感L1中储藏的磁场能量为1/2(L1Ia2),电容CFe上储藏的电场能量为1/2(CFeUa2)。
由于这时变压器的电路是由电感L1和电容CFe并联的电路,故在拉闸操作瞬间,回路内将发生电磁振荡过程。
在振荡过程中,当某一瞬间电流等于零时,此时磁场能量全部转化为电场能量,由电容吸收,电容上的电压便升高到最大值Ucmax。
当拉闸操作电流和电容上的电压一定时,绕组的电感愈大,对地
电容愈小,则拉闸操作过电压愈高。
电力系统中,操作过电压通常不超过额定电压的3.0～4.5倍。
(2)大气过电压
大气过电压是输电线路直接遭受雷击或雷云放电时,电磁场的剧烈变化所引起的。
当输电线路直接遭受雷击时,雷云所带的大量电荷(设为正电荷)通过放电渠道落到输电线上,大量的自由电荷向输电线路的两端传播,就在输电线上引起冲击过电压,称为雷电过电压。
雷电波由零上升到最大值这一段称为波头,下降部分称为波尾。
如果把波头所占时间看成是周期波的四分之一周期,则雷电波可看成是频率极高的周期性波。
这样,当过电压波到达变压器接线端时,相当于给变压器加上了一个频率极高的高电压。
这一瞬变过程很快,一开始,由于高频下,ωL很大,1/ωC很小,电流只从高压绕组的匝电容和对地电容中流过。
由于低压绕组靠近铁心,其对地电容很大(即容抗很小),可近似地认为低压绕组接地。
当雷电波袭击时,沿绕组高度上的电压分布取决于匝间电容Ct和对电容CFe的比例。
在一般情况下,由于两种电容都存在,过电压时,一部分电流由对地电容分流,故每个匝间电容流的电流不相等,靠近输电线端的匝间电容流过的电流最大,愈往后则愈小,随着电压沿绕组高度的分布变为不均匀,起始电压分布更不均匀,靠近输电线端的前几匝间出现很大的电压梯度,因此,在靠近输电线端的前几个线匝里,匝间绝缘受到很大的威胁,这时最高匝间电压可能高达额定电压的50～200倍。
3 防护措施
为了防止变压器绕组绝缘在过电压时被击穿,必须采取适当的过电压保护措施,目前主要采用下列措施:
(1)避雷器保护
在变压器的高压端装设金属氧化物避雷器,其特点是动作灵敏,残压低,通流容量大,当雷电波从输电线侵入或者在操作过电压发生时,避雷器动作,过电压波对地导通,这样雷电波就不会侵入变压器,从而保护了变压器。
在国家标准GB311.1-1997《高压输配电设备的绝缘配合》中对于变压器的绝缘水平规定为:“6kV变压器的短时(1min)工频耐受电压(有效值)为25kV,雷电冲击耐受电压(峰值)为60kV;10kV变压器的短时(1min)工频耐受电压(有效值)为35kV,雷电冲击耐受电压(峰值)为75kV,见表1。
”
以6kV、10kV配电系统为例,分别列出保护变压器的金属氧化物避雷器参数如下:
国家标准GB311.1-1997《高压输配电设备的绝缘配合》对于变压器等设备的操作过电的绝缘配合的规定有如下内容:
“相对地绝缘,范围I的设备,根据设备上的统计操作过电压水平或者避雷器的操作冲击保护水平和设备的绝缘特性,并取一定的配合因数Kc计算,选取设备的额定操作冲击耐受电压”;
“选取配合因数Kc时应考虑到下列因素:绝缘类型及其特性;性能指
标;过电压幅值及分布特性;大气条件;设备生产装备中的分散性及安装质量;绝缘在预期寿命间的老化,试验条件及其他未知因素。
对于雷电冲击:根据我国情况,一般取Kc≥1.4;对于操作冲击:一般取
Kc≥1.15”。
结合国家标准的规定,可以计算出如下数据。
6kV变压器用避雷器的绝缘配合因数值:Kc=60kV÷30kV=2>1.4同理计算:
10kV变压器用避雷器的绝缘配合因数
值:Kc=75kV÷50kV=1.5>1.4
根据以上计算可以看出,金属氧化物避雷器的参数完全可以满足变压器过电压保护的需要。
(2)加强绝缘
除了加强变压器高压绕组对地绝缘外,针对雷电波作用的特性,还要加强首端及末端部分线匝的绝缘,以承受由于起始电压分布不均匀而出现的较高匝间电压。
这种方法效果有限,而且加厚绝缘使散热困难,同时减少了匝间电容,增大了匝间电压梯度。
目前只在35kV及以下的变压器中采用。
(3)增大匝间电容
匝间电容相对于对地电容愈大时,则电压的起始分布愈均匀,电压梯度越小,因此增加匝间电容是有效的过电压保护措施。
4 结束语
造成变压器过电压的原因多种多样，针对不同的过电压，有不同的过
电压保护措施。
在实际工作中，应进行经济上和技术上的全面研究，选择有效的过电压保护措施，确保变压器的安全稳定运行。