Kan lynskader transformatorer? Key Transformer Lightning Protection Design Tips

Tordenvær trusler mot transformatorer i tordenvær vær

Truslene om tordenvær til transformatorer kommer hovedsakelig fra to typer lynteffekter: direkte lynnedslag og indusert lyn, med distinkte skadeveier og mekanismer.

En direkte lynnedslag refererer til at lynet direkte treffer transformatoren selv eller dens tilkoblede linjer. Kjernekomponentene til en transformator, for eksempel jernkjerne og viklinger, er laget av metallmaterialer og opererer med høye spenninger (10 kV og over) i lang tid. Når den er truffet av en direkte lynnedslag, vil lynspenningen på hundretusener eller til og med millioner av volt øyeblikkelig bryte ned isolasjonslaget, noe som resulterer i svingete kortslutning og jernkjerneutbrenthet, noe som ofte er ødeleggende. Sannsynligheten for at en transformator blir direkte rammet av lynet er imidlertid ikke høy, ettersom overføringslinjer vanligvis er utstyrt med eksterne beskyttelsesanlegg som lynstenger og overhead jordledninger, og danner en "lynbeskyttelsesbarriere".

Derimot er trusselen om indusert lyn mer skjult og vanlig. Når lynet slår bakken eller gjenstander i nærheten av linjene, vil det sterke lynelektromagnetiske feltet indusere overspenning på tusenvis av volt på overføringslinjene, og disse overspenningene vil forplante seg langs linjene til transformatoren. Isolasjonssystemene inne i transformatoren (for eksempel olje - papirisolasjon og bussingsisolasjon) er ekstremt følsomme for spenningssvingninger. Overspenningene som genereres av indusert lyn kan forårsake delvis nedbrytning av isolasjonen, noe som fører til feil som Inter - Slå kortslutninger og multi - punktjording av jernkjernen. Statistikk viser at over 70% av feilene på lynskader i kraftsystemer er forårsaket av indusert lyn.

Kjernen i ekstern lynbeskyttelse er å redusere sannsynligheten for at lynet direkte handler på transformatorer og tilhørende utstyr. I transformatorstasjoner eller distribusjonsstasjoner blir det vanligvis vedtatt et felles beskyttelsesordning: lynstenger og overhead jordledninger danner et "romlig beskyttelsesnettverk", og deres beskyttelsesområde skal dekke nøkkelutstyr som transformatorer og effektbrytere. I henhold til Rolling Ball -metoden, bør høyden på lynstengene sikre at beskyttelsesvinkelen ikke overstiger 45 grader for effektivt å avskjære direkte lynnedslag. For overheadlinjer koblet til transformatorer er luftkabler installert i begge ender av linjene, og en "innkommende linjebeskyttelsesseksjon" er satt innen 50 meter fra transformatoren. Ved å øke antall isolatorstykker og installere linjestansere reduseres intensiteten av lynets innkommende bølger.

Det skal bemerkes at ekstern lynbeskyttelse må unngå "beskyttelsesblinde flekker". Fremtredende deler av transformatoren, for eksempel gjennomføringer og radiatorer, er utsatt for lynnedbrytning. Derfor må installasjonsposisjonen til lynestenger over dem beregnes nøyaktig for å sikre ingen beskyttelsesdøde hjørner. I tordenvær - utsatte områder eller fjellregioner, kan en "uavhengig lynstang + isolert jording" -design også brukes, der jordingssystemet til lynstangen settes separat fra transformatorens jordingsnett (med en avstand på ikke mindre enn 3 meter) for å forhindre at det er en avstand til å forhindre at det er ristet med en avstand.

Selv om ekstern lynbeskyttelse avskjærer det meste av lynet, kan noen induserte lyn eller gjenværende overspenninger fremdeles invadere transformatoren. På dette tidspunktet spiller interne lynbeskyttelsesenheter en nøkkelrolle. Sinkoksydarrestører er den "første forsvarslinjen" for transformatorer. De er installert parallelt ved høy - spenningssideutløpet til transformatoren. Ved normal drift er de i en høy - motstandstilstand. Når lynets overspenning overstiger terskelen, brytes arresteret raskt sammen og leder, og begrenser overspenningen i isolasjonstoleranseområdet og avleder lynstrømmen til bakken. Høy - Kvalitet Sinkoksydarrestører må ha egenskapene til lav restspenning og stor strøm - bæreevne, og restspenningen til arrestører som støtter 10 kV transformatorer, bør kontrolleres under 45kV.

I tillegg til arrestører, er også isolasjonskoordinasjonsdesign viktig. Isolasjonssystemene inne i transformatoren (for eksempel olje - papirisolasjon og bussingsisolasjon) trenger å samsvare med beskyttelsesegenskapene til arrestrene for å danne "trinn - av - trinnbeskyttelse". For eksempel forbedres påvirkningsmotstanden til viklingen ved å justere viklingsprosessen (for eksempel bruk av 纠结式 viklinger), og anti - forurensningsporselenhylser eller sammensatte ermer velges for bussing av utvalg for å forbedre overflaten flashover -motstanden. For 35 kV og over transformatorer er også nøytrale punktarrestere installert på det nøytrale punktet for å forhindre at lynets overspenning skader den nøytrale punktisolasjonen.

Med utviklingen av intelligens i kraftsystemer har Lightning Protection Design oppgradert fra "passiv beskyttelse" til "aktiv tidlig advarsel". Moderne transformatorer er vanligvis utstyrt med online overvåkningssystemer, som samler reelle - Tidsoperasjonsdata for lynbeskyttelsesenheter ved å installere sinkoksydarresterlekkasjestrømmonitorer, svingete temperatursensorer, delvis utladningsdetektorer og annet utstyr. Når arresterlekkasjestrømmen øker unormalt eller den svingete isolasjonsmotstanden avtar, vil systemet automatisk sende ut et tidlig varslingssignal, og drifts- og vedlikeholdspersonell kan rettidig feilsøke skjulte farer.

I tordenvær - utsatte områder, kan lynets plasseringssystem også kobles til transformatorstatens evalueringsmodell. Ved å analysere data som tid, beliggenhet og intensitet av lynaktiviteter, kombinert med de historiske feilregistrene til transformatoren, er risikonivået for utstyret som blir skadet av lynet forutsagt, og forebyggende tiltak som belastningsjustering og midlertidig avstengning tas på forhånd. Etter at et strømnettfirma anvendt denne teknologien i High - Risiko tordenværsområder, ble reparasjonstiden for feil på lynskadeskade forkortet med 40%, og strømforsyningens pålitelighet ble betydelig forbedret.

Lightning Impulse -testen er en avgjørende kobling for å bekrefte om transformatoren tåler lynets overspenningseffekter og sikre påliteligheten til lynbeskyttelsesdesignet. Dets kjerneformål er å simulere lynets impulsspenning som kan oppstå i faktisk drift på transformatoren i et laboratoriemiljø, teste isolasjonsytelsen og strukturell stabilitet av transformatoren under ekstrem spenningsforhold og gi et pålitelig grunnlag for optimalisering av lynbeskyttelsesdesign.

Det er to hovedtyper av lynimpulstester: full - bølgeimpuls test og hakket - bølgeimpulstest. Full - bølgeimpuls -testen simulerer den komplette prosessen med lynets overspenning som forplantes langs linjen, og bruker en standard lynimpulsspenningsbølgeform (1,2/50μs) til transformatorviklingen. Denne testen kan effektivt oppdage om det er isolasjonsdefekter som svake punkter i viklingen som er utsatt for sammenbrudd under lynets overspenning. Den hakkede - bølgeimpuls -testen er å kutte av lynets impulsspenningsbølge på forhånd (vanligvis kutte av bølgehalen i 2 - 5 μs etter bølgefronten), som er mer alvorlig enn full - bølgetest. Det brukes hovedsakelig til å teste isolasjonsstyrken til transformatorens olje - papirisolasjon og bussing under virkningen av bratt - overspenning foran, og bekrefte om isolasjonen fremdeles kan opprettholde ytelsen når lynet overspenningen endres plutselig.

Under testen overvåkes nøkkelindikatorer som nedbrytningsspenningsverdien, delvis utladningsmengde og isolasjonsmotstandsendring av transformatoren. Hvis transformatoren tåler det spesifiserte antallet impulsspenninger uten sammenbrudd, flashover eller betydelige endringer i isolasjonsparametere, indikerer det at isolasjonssystemet oppfyller lynbeskyttelseskravene. Ellers er det nødvendig å finne ut årsakene til isolasjonssvakheter, for eksempel feil viklingsarrangement eller ukvalifiserte isolasjonsmaterialer, og optimalisere designen.

Lynets impulstest er ikke bare en nødvendig test før transformatoren forlater fabrikken, men også et viktig middel for drifts- og vedlikeholdsenheter for å evaluere den aldrende tilstanden til transformatorens isolasjon i løpet av sin levetid. Ved å sammenligne testdataene til den samme transformatoren i forskjellige perioder, kan det bedømmes om isolasjonsytelsen til transformatoren har forringet, for å ta vedlikeholds- eller erstatningstiltak på forhånd og unngå lynskadefeil forårsaket av aldring av isolasjon.

Effektiviteten av lynbeskyttelsesdesign avhenger ikke bare av den innledende ordningen, men må også ta hensyn til detaljoptimalisering og daglig vedlikehold. Under transformatorinstallasjon må høy - spenningssidekabel Innkommende linjer legges gjennom rør, og begge ender av metallrøret skal være pålitelig jordet for å danne et "elektromagnetisk skjermingslag" for å redusere overspenningen generert av indusert lyn i kabelen. For nedsenkede transformatorer for olje, bør silikagelen i pusten holdes tørr for å unngå å redusere isolasjonsytelsen etter fuktighetsabsorpsjon; For transformatorer for tørr type, bør overflatestøvet rengjøres regelmessig for å forhindre flashover med overflate forårsaket av akkumulering av skitt.

Opprettholdelsen av jordingsnettet er en nøkkelkobling som lett blir ignorert. Jordkorrosjon og bosetting kan forårsake jordingselektrodefraktur eller jordingsmotstandsøkning. Derfor bør jordingsmotstanden måles hvert år, og det bør utføres en jording av nettledningstest hvert tredje år for å sikre pålitelig tilkobling av jordingselektroder. Arrestere må gjennomgå DC -referansespenningstester og lekkasjestrømtester hvert 1 - 2 år, og aldring eller ytelse - forringede arrestører bør erstattes i tid for å forhindre at de svikter i tordenvær.