某電廠廠內補給水升壓變壓器，過流保護動作（電流動作整定值為32.7A），開關跳閘；拉開補給水升壓變低壓側開關至檢修位，測量電纜絕緣為：相對地800MΩ相間為1500MΩ；拉開補給水降壓變壓器低壓側開關至檢修位，測量補給水升壓變高壓側絕緣為：相對地0.95MΩ，相間為0MΩ；同時線路進行了巡線檢查，線路瓷瓶未見異常，對線路重點部位線桿組織人員進行了登桿檢查未見異常，對線路進行單獨絕緣檢查相對地200MΩ相間為200MΩ。

檢查變壓器過程中發現補給水升壓變壓器高壓側B相套管有油滲出，且變壓器壓力釋放閥動作，有油滲出。對補給水升壓變壓器高壓側進行耐壓試驗，電壓升至4kV時，一次電流迅速增加至30A，說明高壓繞組對地有擊穿現象。經分析確認為此變壓器線圈已經損壞。

在事故發生時，該地區為雷雨天氣，且雷電很強，雷電波侵入變壓器及線路，并在其中傳播，由于落雷點距離廠區較近，雷電波造成廠內的補給水升壓變壓器過電壓，使變壓器損壞。對避雷器進行了試驗，試驗結果合格。以下就雷電波侵入，造成變壓器過電壓燒損的原因進行分析：

雷電侵入升壓變壓器，一方面經變壓器高、低壓繞組間電容及繞組對地的電容間的耦合，傳遞電壓可用公式近似表示為u2≈u1c12/(c12+c2)

其中：u2—低壓繞組的傳遞過電壓，u1—高壓繞組的沖擊電壓（殘壓），c12—高低壓繞組間的電容，c2—低壓繞組的對地電容。

由于是雙繞組變壓器，其c2較大，遠遠大于c12，所以u2＜u1，顯然從變壓器低壓側侵入雷電波時，不能對高壓繞組的絕緣構成危害。如果雷電波從高壓側侵入，高壓側有避雷器保護，也不會造成高壓繞組絕緣損壞。

另一方面，由于繞組內電感作用，雷電侵入波在升壓變壓器內按繞組的變比傳遞，其近似公式可表示為u2≈qu1/n

其中：u2—低壓繞組的傳遞過電壓，u1—高壓繞組沖擊電壓（殘壓），n—高低壓繞組線電壓之比，q—其值取決于高壓側所加的沖擊電壓波形（殘壓）與低壓回路的電氣參數，通常取1.3。

由于變壓器低壓繞組其沖擊耐壓與額定相電壓之比較高壓繞組大很多，即低壓絕緣裕度較大。在雷電沖擊波從高壓繞組進入，高壓繞組可以耐受的電壓（加避雷器保護）按變比傳遞至低壓側時，對低壓繞組不會產生危害。

因此，只有在低壓繞組時進波時，有可能在高壓繞組中引起危險，它往往成為變壓器在低壓側線路遭受雷擊時發生高壓繞組絕緣擊穿事故的原因。所以，通常采用緊貼每相高壓繞組出線端安裝三相避雷器組對變壓器進行保護。

從以上分析可知，在變壓器高壓側要安裝避雷器保護，可以避免變壓器被雷擊損壞，現場檢查避雷器完好，那么變壓器為什么還是燒損了？

侵入的雷電沖擊波在繞組各線圈之間與線圈與地之間的電容、電感不斷地吸收和釋放能量，發生諧振。（圖1）是沖擊電壓作用下沿繞組軸向長度的電壓分布曲線示意。

從圖中可以看出，起始分布與穩態分布不一致，隨時間變化，在繞組的不同位置出現不同最大電壓，匝間電位差也隨之改變。如果沖擊電壓分布不均勻，使得線圈的局部電壓過高，將超過其耐受能力。

另外，侵入波電壓的陡度越陡，繞組的初始電壓分布和穩態電壓分布之間的差異也越大，繞組內的振蕩過程將越激列，繞組中各點對地電位和匝間電位差的最大值也越大。

當最初雷電波侵入變壓器，沒有達到避雷器放電動作值時，這時加在變壓器繞組上的波形是全波。而當避雷器放電，加在變壓器繞組端部的沖擊電壓是避雷器的殘壓，就是截波（如下圖2）

圖1

圖2

所以，由于繞組內的振蕩，截波作用下繞組匝間電位差最大值將比全波作用時更大，會危及變壓器的縱絕緣，為避免線圈端部匝間電位差過高，在應用中，變壓器線圈一般采用增大縱向電容或在繞組間并聯避雷器的方式限制過電壓的措施。

為了能減少變壓器遭受過電壓作用，通過在變壓器出線端裝設避雷器，降低截波幅值，并且避雷器的伏秒特性（電壓變化隨時間變化的關系）必須低于變壓器的伏秒特性（如圖3）。

圖3

經驗證明，如果變壓器雷電耐受電壓與避雷器殘壓之比的安全系數＞1.4 ，變壓器能免耐受雷電過電壓，絕緣不會被破壞。

通過以上分析，該變壓器損壞的原因有以下兩種可能：

沖擊電壓在繞組上的分布不均勻，使局部電壓過高，造成變壓器絕緣薄弱處擊穿損壞；變壓器耐受雷電過電壓的安全系數裕度不夠，避雷器不能正常保護，造成變壓器損壞。

措施：

1）選用殘壓低保護性能好的避雷器，降低截波幅值，防止變壓器繞組縱絕緣損壞；

2） 選用具有良好的伏秒特性的避雷器，并與變壓器實現合理的絕緣配合，當雷電侵入波超過某一電壓值時，避雷器將先于被保護的設備放電，使過電壓值得到限制，從而使變壓器絕緣得到有效保護。

結論

雷電過電壓或操作過電壓都可以通過輸電線路傳遞給電力設備，對電力設備絕緣構成危害，所以避雷器與被保護設備之間的合理的絕緣配合是很重要的。并且避雷器還應有較強絕緣自恢復能力，當過電壓作用過去以后，避雷器又能自動切斷泄入大地的工頻短路電流，使電力系統恢復正常工作。否則，電力系統將一直處于接地短路狀態。