升压站变压器防雷保护优化方案

1.三绕组变压器的防护

双绕组变压器运行时，高压侧与低压侧都是闭合的，并且两侧都安装了避雷器，因此任一侧发生雷电波侵入都不会造成变压器绝缘损坏。

但对于三绕组变压器，在运行过程中可能出现高、中压绕组正常运行而低压绕组开路的情况。此时若高压绕组或中压绕组有雷电波侵入，由于低压绕组的对地电容很小，通过组间耦合和静电耦合，低压绕组可能产生过电压，对低压绕组的绝缘造成威胁。因为发生过电压时，低压绕组三相电压同时升高，因此只需要在任一相绕组出口处对地装设一组避雷器就可以限制过电压的发生。如果低压绕组外连接了25m及以上的金属铠装电缆线路，则相当于低压绕组增加了对地电容，能够有效地限制过电压的发生，可不装设避雷器。

由于中压绕组的绝缘水平远比低压绕组高，因此即使中压绕组开路运行，一般也不会造成中压绕组绝缘损坏，故不需装设避雷器。

2.自耦变压器的防护

自耦变压器除了有高、中压自耦绕组外，还有三角形联结的低压绕组，以减小系统的零序电抗和改善电压波形。当低压绕组开路运行时，其情况与三绕组变压器相同，只需在低压绕组出线端任一相对地加装一组避雷器即可。

然而由于自耦变压器自身的特点，可能存在高、低压绕组正常运行而中压绕组开路或者中、低压绕组正常运行而高压绕组开路的情况。

当高压绕组A有雷电波侵入时，设其电压为U0，其初始和分布电压以及最大电压包络线如图4-29（a）所示。在开路的中压绕组A′上可能出现的最大电位为U0的2/k倍（k为高压绕组与中压绕组的变比），可能引起中压绕组套管绝缘闪络。因此，应该在中压绕组与其断路器之间装设一组避雷器进行保护。(www.xing528.com)

图4-29　自耦变压器的电位分布图

1—初始电压分布；2—稳态电压分布；3—最大电位包络线；O—接地中性点

当中压绕组A′有雷电波侵入时，其初始和分布电压以及最大电压包络线如图4-29（b）所示。由中压绕组A′到高压绕组A的稳态分布是由中压绕组A′到接地中性点O稳态分布的电磁感应形成的。A的稳态电压为。在振荡过程中，A的最高电位可达，可能引起高压绕组绝缘损坏。因此，在高压绕组与其断路器之间要装设一组避雷器。当中压侧有出线（相当于A′接线经波阻抗接地）时，由于线路波阻抗比变压器绕组波阻抗小得多，一旦高压绕组有雷电波侵入，雷电波电压将全部加在AA′绕组上，可能使其绝缘损坏。同理，当高压绕组有出线、中压绕组有雷电波侵入时，同样可能使绕组损坏。

3.变压器的中性点保护

35～60kV电压等级的变压器采用全绝缘（中性点的绝缘水平与相线端的绝缘水平相等）方式，并且中性点不接地或经电感线圈接地，其中性点一般不需要保护。

中性点经消弧线圈接地的110～154kV电压等级的变压器采用全绝缘方式，由于有避雷线的保护，中性点一般也不需要保护。

对于110kV及以上中性点直接接地系统，为了减小单相接地短路电流，部分变压器的中性点不接地。此时的变压器的中性点需要保护。若变压器中性点采用全绝缘方式，则其中性点一般不需要保护；若变电站为单台变压器运行，中性点则要求装设与首端相同电压等级的避雷器。因为在三相进波的情况下，中性点的对地电位会超过首端的对地电位。若变压器中性点采用分级绝缘方式（中性点的绝缘水平低于相线端的绝缘水平），则需选用与中性点绝缘电压等级相同的避雷器进行保护。并且要注意校验避雷器的灭弧电压，使其始终大于中性点可能出现的最高工频电压。