Vilka skyddsåtgärder mot blixtar används för H61-fördelningstransformatorer?

Vilka blixtskyddsåtgärder används för H61-distributionstransformatorer?

En övervoltagebeskyddare bör installeras på den högspänningsa sidan av H61-distributionstransformatorn. Enligt SDJ7–79 "Teknisk kod för design av övervoltagebeskydd för elektrisk utrustning" bör den högspänningsa sidan av en H61-distributionstransformator generellt skyddas med en övervoltagebeskyddare. Beskyddarens jordningsledare, nollpunkten på den lågspänningsa sidan av transformatorn och transformatorns metallkabinett bör alla kopplas samman och jordas vid ett gemensamt punkt. Denna metod rekommenderas också i DL/T620–1997 "Övervoltagebeskydd och isoleringskoordinering för växelströmsinstallationer", utfärdat av det tidigare Ministeriet för Elektricitet.

Dock har omfattande forskning och driftserfarenhet visat att även med övervoltagebeskyddare installerade endast på den högspänningsa sidan, fortfarande kan transformatorskador inträffa under blixtimpulssituationer. I allmänna områden är årliga fejlhastigheten ungefär 1%; i områden med hög blixtfrekvens kan den nå runt 5%; och i extremt blixtbenägna regioner med mer än 100 åskvädersdagar per år kan den årliga fejlhastigheten vara så hög som 50%. Den primära orsaken är de så kallade "framåt- och bakåttransformeringsövervoltage" inducerade av blixtimpulser som tränger in i den högspänningsa vindningen av distributionstransformatorn. Mekanismerna för dessa övervoltage är följande:

1. Bakåttransformeringsövervoltage
När en blixtimpuls tränger in från den 3–10 kV högspänningsa sidan och orsakar att beskyddaren aktiveras, flödar en stor impulscurrent genom jordningsmotståndet, vilket skapar en spänningsfall. Detta spänningsfall dyker upp vid den neutrala punkten i den lågspänningsa vindningen, vilket höjer dess potential. Om den lågspänningsa linjen är relativt lång beter den sig som en vågimpedans mot mark. Under inflytande av denna upphöjda neutralpunktspotential flödar en stor impulscurrent genom den lågspänningsa vindningen. De trefasiga impulscurrenten är lika i storlek och riktning, vilket genererar en stark nollsekvensmagnetflöde.

Detta flöde inducerar en mycket hög puls-spänning i den högspänningsa vindningen enligt transformatorns viktsförhållande. Dessa trefasiga inducerade pulsspänningar är lika i storlek och riktning. Eftersom den högspänningsa vindningen vanligtvis är ansluten i stjärnkonfiguration med en oforjordad neutralpunkt, trots att höga pulsspänningar dyker upp, flödar ingen motsvarande impulscurrent i den högspänningsa vindningen för att motverka magnetiseringsverkan. Därför verkar hela impulscurrenten i den lågspänningsa vindningen som magnetiseringscurrent, vilket producerar intensiv nollsekvensflöde och inducerar extremt höga potentialer på den högspänningsa sidan. 

Eftersom den högspänningsa terminalpotentialen är fastställd av beskyddarens restspänning, distribueras denna inducerade potential längs vindningen, där den når sitt maximum vid den neutrala änden. Konsekvent blir den neutralpunktisoleringen lätt att brytas ned. Dessutom ökar lager- och viktvirksgradienterna betydligt, vilket potentiellt kan orsaka isoleringsfel på andra platser. Denna typ av övervoltage kommer från en högspänningsa incommande impuls och är elektromagnetiskt kopplad tillbaka till den högspänningsa vindningen via den lågspänningsa vindningen—vanligtvis känd som "bakåttransformation."

2.Framåttransformeringsövervoltage
Framåttransformeringsövervoltage inträffar när en blixtimpuls tränger in genom den lågspänningsa linjen. En impulscurrent flödar sedan genom den lågspänningsa vindningen, vilket inducerar en spänning i den högspänningsa vindningen enligt viktsförhållandet, vilket höjer potentialen vid den högspänningsa neutralpunkten betydligt. Detta ökar också lager- och viktvirksgradienterna. Denna process—där en lågspänningsa impuls inducerar övervoltage på den högspänningsa sidan—kallas "framåttransformation." Tester visar att när en 10 kV impuls tränger in på den lågspänningsa sidan och jordningsmotståndet är 5 Ω, kan lagergradienten i den högspänningsa vindningen överstiga den fullvågsimpulstillståndshållningen av lagerisoleringen med mer än 100%, vilket oundvikligen leder till isoleringsnedbrott.

Därför bör vanliga ventiltyp- eller metalloxidövervoltagebeskyddare också installeras på den lågspänningsa sidan av H61-distributionstransformatorn. I detta skyddsschema kopplas jordningsledarna för både hög- och lågspänningsbeskyddare, den lågspänningsa neutralpunkten och transformatorns metallkabinett samman och jordas vid en enda punkt (också känd som "fyra-punktskoppling" eller "tre-i-ett-jordning").

Driftserfarenhet och experimentella studier visar att även för distributionstransformatorer med bra isolering, kan blixtinducerade fel fortfarande inträffa på grund av framåt- och bakåttransformeringsövervoltage när beskyddare är installerade endast på den högspänningsa sidan. Detta beror på att högspänningsa beskyddare inte kan undertrycka framåt- eller bakåttransformeringsövervoltage. Lagergradienten under dessa övervoltage är proportionell mot antalet viktar och beror på vindningsdistribution; isoleringsnedbrott kan inträffa i början, mitten eller slutet av vindningen—men slutet är mest sårbar. Installation av beskyddare på den lågspänningsa sidan kan effektivt begränsa både framåt- och bakåttransformeringsövervoltage till ett säkert område.

En annan skyddsmetod är separat jordning för hög- och lågspänningsider. I denna konfiguration jordas den högspänningsa beskyddaren oberoende, ingen beskyddare installeras på den lågspänningsa sidan, och den lågspänningsa neutralpunkten och transformatorns kabinett kopplas samman och jordas separat från den högspänningsa jordningssystemet.

Denna metod utnyttjar jordens dämpningsverkan på blixtvågor för att i princip eliminera bakåttransformeringsövervoltage. När det gäller framåttransformeringsövervoltage visar beräkningar att reduktion av den lågspänningsa jordningsmotståndet från 10 Ω till 2.5 Ω kan minska den högspänningsa framåttransformeringsövervoltage med ungefär 40%. Med rätt behandling av den lågspänningsa jordningselektroden kan framåttransformeringsövervoltage helt elimineras.

Denna skyddsschema är enkelt och ekonomiskt, även om det ställer högre krav på den lågspänningsjordningsmotståndet, vilket ger det viss praktisk värde för ett bredare användningsområde.

Utöver de ovan nämnda metoderna inkluderar andra blixtskyddsåtgärder för distributionstransformatorer installation av en balanserande vindning på transformatorernas kärna för att undertrycka överspänningar i både fram- och bakåttransformation, eller inbäddning av metalloxidblixtfångare direkt inuti transformatorn.