降低变压器雷电侵入波陡度的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种变压器防雷保护设备，特别是一种降低变压器雷电侵入波陡度的装置，其结构要点在于，还包括有复数个高频磁环依序排列组成的磁环串，其安装在避雷器前端，即变压器和避雷器之间，或者是安装在避雷器后端，即避雷器和母线之间。能显著降低侵入波陡度就可以达到显著降低匝间电位梯度，从而大幅度降低匝间电压水平和击穿的风险，这样匝间绝缘放电故障率就可以成倍甚至数十倍地降低，对降低侵入变压器的雷电波幅值和陡度具有明显、有效的技术效果，进一步完善了变压器的防雷保护措施，对于保证变压器的安全运行具有较大的实际意义，也对多雷地区的变压器的长期安全稳定运行营造了十分有利的条件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种变压器防雷保护设备，特别是一种降低变压器雷电侵入波陡度的装置。
技术介绍
变电站雷电侵入波是导致变压器绝缘损坏的一个重要因素。当变电站出线线路发 生近距离雷击时，雷电波传播到变电站的距离短，衰减小，到达变压器的雷电侵入波通常具 有很高的陡度，在变压器绕组上将产生严重的不均勻分布，常常使端部绕组的匝间绝缘遭 受严重的过电压，对变压器绕组将带来较大的危险，特别雷电频发的南方地区，发生变压器 雷电损坏的事件是比较频繁的。尤其对于终端变，通常进线回路少，主接线相对较为简单， 侵入主变绕组的雷电波幅值和陡度都较高，其危险性也更大。因此，侵入波对终端变的变压 器带来的伤害将更大。分析表明，变压器绕组端部故障主要是雷电侵入波陡度过高带来的 局部匝间电位梯度过大所致，由于绕组存在对地寄生电容，侵入波瞬态过电压大部分降落 在绕组首端附近，使得首端附近绕组特别容易发生匝间绝缘故障而损坏。作为保护用的避 雷器能够限制雷电侵入波的幅值，但对陡度的影响比较小，对于近区雷击故障侵入的高陡 度过电压危害不能够进行有效防护，因此单一的避雷器作为限制幅值的雷电防护措施并不 十分充分和完善。
技术实现思路
本专利技术的目的在于根据现有技术的不足之处而提供能够充分、完善的雷电保护措 施的降低变压器雷电侵入波陡度的装置。本专利技术是通过以下途径来实现的降低变压器雷电侵入波陡度的装置，包括有避雷器，其结构要点在于，还包括有复数个 高频磁环依序排列组成的磁环串，其安装在避雷器前端，即变压器和避雷器之间，或者是安 装在避雷器后端，即避雷器和母线之间。高频磁环套在架空导线上，相当于线路中串联了一个电感元件，以增大导线的电 感，有效抑制了侵入变压器的雷电波的上升速度，并强制反射，改变雷电波在变电站内的传 播和分布，减小变压器端口雷电波的幅值和陡度。由于高频磁环的阻抗很小，损耗也小，对 导线正常运行性能几乎没有影响，因此可以在不影响正常运行的情况下，对现有设备增设 新的技术措施。高频磁环主要用在电子行业中，对抗干扰信号，对干扰信号起到屏蔽作用，电力行 业中也有将高频磁环用于抑制暂态过电压上，但是由于雷电波的特殊性，其产生的幅值和 陡度并非一般线路因运行而产生的暂态过电压所能比拟的，其频率完全不同，雷电波属性 具有不可确定性，无法预知，因此项目组特别就该技术进行了大量仿真分析和模拟实验，观 察和分析高频磁环对雷电波的影响、高频磁环的结构要求以及高频磁环安装位置的有效 性。因此将高频磁环依序排列组成磁环串安装在变压器和避雷器之间或者避雷器和母线之间，能显著降低侵入波陡度就可以显著降低匝间电位梯度，从而大幅度降低匝间电压水平 和击穿的风险，这样匝间绝缘放电故障率就可以成倍甚至数十倍地降低，对降低变压器雷 电波幅值和陡度具有明显、有效的技术效果，补充和完善了变压器的防雷保护措施，对于保 证变压器的安全运行具有较大的实际意义，也对变压器在多雷地区的长期安全稳定运行创 造了十分有利的条件。高频磁环可以有如下选择高频磁环采用多层结构的非晶磁芯材料构成，复数个磁环紧密靠触形成磁环串。简易磁环串可由纯磁环单元串联组成。磁芯材料应选择高饱和磁通密度和高磁导 率的材料。还可以是复合磁环串复合磁环串包括磁环、绝缘层和阻尼层，磁环由环形磁芯形构成，绝缘层包覆在磁芯外 表层面上，阻尼层是导电的金属材料则嵌套在绝缘层的外表层面上，复数个加装阻尼层的 磁环依序靠触形成磁环串。这是一种加装阻尼层的磁环，阻尼层在电路上等效为阻尼电阻，加装了阻尼电阻 的高频磁环通过阻尼电阻吸收电感能量，抑制上升幅度，可以提高抑制雷电波陡度和幅度 的作用，由于磁环等效电感作用，使一部分雷电流取道阻尼电阻，消耗波头能量并产生衰减 作用；另外，阻尼电阻对经过磁环串的雷电流产生分流作用，以减小磁环饱和深度，有利于 大电流下发挥磁环串的作用。磁环的等效电感越大，相应选择阻值越大的阻尼电阻，获得更 大的衰减作用。也可以直接在磁环串的外层加装合适的阻尼电阻，使之满足对雷电波的分 流作用。通过仿真分析和实验表明1、在不使用阻尼电阻的情况下，磁环串应安装在避雷器和母线之间，可获得的最 佳抑制效果为幅值下降约26%，陡度下降约46% ；2、当磁环加装阻尼电阻构成磁环串时，该磁环串应安装在变压器和避雷器之间， 可获得最佳抑制效果为幅值下降约30%，陡度下降约60% ；磁环串相关参数选择如下磁环串的长度可选为3-10米，具体视当地雷电活动强度和期望获得的效果而定。分析和实验表明，在变压器雷电波入侵的作用下，磁环串长度与抑制效果并非是 呈线性关系，特别是在变压器和避雷器之间安装磁环串时，抑制效果会出现饱和迹象，因此 磁环串长度最佳应在4-8米之间。磁环串的外直径为30_50mm。具体视导线尺寸以及运行电流大小做相应调整。根据运行电流的不同，磁环串的外直径也应有所不同，运行电流大时应考虑较大 的磁环直径，因为加大磁环直径可以降低运行电流带来的不利影响。根据大量实验分析数 据得出对于220kV的变压器而言，最佳的磁环尺寸为内径30mm，外径40mm。根据仿真计算和大量研究分析数据表明，对于多雷区运行的变压器，只要在避雷 器和变压器或避雷器和母线之间安装带有阻尼电阻的磁环串时，无论是否存在运行电流， 在设置合适的阻尼电阻范围内，对侵入变压器的雷电侵入波幅值和陡度的抑制效果都很显 著，相对而言，前一种应用方式的技术效果更为显著和经济，为最佳的应用模式。综上所述，本专利技术提供了一种降低变压器雷电侵入波陡度的装置，其采用高频磁4环依序排列组成磁环串安装在变压器和避雷器之间或者避雷器和母线之间，能显著降低 侵入波陡度就可以达到显著降低匝间电位梯度，从而大幅度降低匝间电压水平和击穿的风 险，这样匝间绝缘放电故障率就可以成倍甚至数十倍地降低，对降低侵入变压器的雷电波 幅值和陡度具有明显、有效的技术效果，进一步完善了变压器的防雷保护措施，对于保证变 压器的安全运行具有较大的实际意义，也对多雷地区的变压器的长期安全稳定运行营造了 十分有利的条件。附图说明图1、2所示为本专利技术所述降低变压器雷电侵入波陡度的装置的应用原理框图； 图3所示为本专利技术所述不带阻尼电阻的高频磁环串的结构示意图；图4所示为本专利技术所述带阻尼电阻的高频磁环串的结构示意图； 下面结合实施例对本专利技术做进一步描述。具体实施例最佳实施例参照附图1和附图2，降低变压器雷电侵入波陡度的装置，包括有避雷器和复数个高频 磁环依序排列组成的磁环串，附图1为该高频磁环串安装在避雷器前端，即变压器和避雷 器之间，附图2为该高频磁环串安装在避雷器后端，即避雷器和母线之间。高频磁环串有两种选择1、 参照附图3，不带阻尼电阻的磁环串，即纯磁环结构，采用多层缠绕的非晶磁芯 材料构成，复数个磁环紧密靠触形成磁环串。2、 参照附图4，带阻尼电阻的复合磁环串，包括有磁芯、绝缘层和阻尼层，磁芯 形成环状构造，绝缘层包覆在磁芯外表层面上，阻尼层则嵌套或包覆在绝缘层的外表层面 上，复数个加装阻尼层的磁环依序靠触形成磁环串。上述的磁芯需要采用高饱和磁通密度和高磁导率的材料制作。这样本专利技术可以衍生出四种记述方案 1、在变压器和避雷器间安装无阻尼磁环串在此种应用方式中，雷电侵入波过电压的波前陡度有所下降，但幅值高于没有本文档来自技高网...

【技术保护点】
降低变压器雷电侵入波陡度的装置，包括有避雷器，其特征在于，还包括有复数个高频磁环依序排列组成的磁环串，其安装在避雷器前端，即变压器和避雷器之间，或者是安装在避雷器后端，即避雷器和母线之间。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴文宣，廖福旺，张榕林，黄海鲲，叶进强，游浩，郭清滔，
申请(专利权)人：福建省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：35