农村配电变压器防雷措施的应用_变压器防雷安全措施

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农村配电变压器防雷措施的应用

[摘要] 目前我国农村地区共有配电变压器约124万台，由于大多位于低洼荒野之地，容易遭受雷击受到损坏，每年雷击变压器占变压器损坏的50％以上，不仅造成国家财产的损失，而且给广大人民群众的生产生活带来极大的不便。文章结合实际情况，分析雷击变压器的原因，提出配电变压器防雷的措施，在实际应用中收到良好效果。

[关键词]配电变压器；防雷措施

[作者简介]王海彬，广东电网公司茂名高州供电局助理工程师，研究方向：10kV及以下配电网，广东 高州，525200

[中图分类号]TM727.1 [文献标识码]A [文章编号]1007-7723(2008)12-0149-0002

高州市农村乡镇面积约3200平方公里，用电户数130万，目前共有2700多台配电变压器。由于高州为山区地形，土地辽阔，根据气象台的统计，全市年平均雷暴日数为90天，配电变压器受雷击损坏较为严重。这不仅给供电企业带来极大的经济损失，而且严重影响供电可靠性，给广大人民群众的生活生产带来极大的不便。因此，为了防止雷电对配电变压器的侵害，保证配电变压器安全运行，有必要对配电变压器防雷保护措施进行分析，从而有选择性地采取适当的防雷保护措施，确保电力设施的安全可靠运行。

一、雷击变压器的分析

雷电是指一部分带电的云层与另一部分带异种电荷的云层，或者是带电的云层对大地之间迅猛放电的自然现象。这种迅猛的放电过程产生强烈的闪电并伴随巨大的声音。这就是我们常看到的闪电和雷鸣，自然界每年都有几百万次闪电，全球每年因雷击造成人员伤亡、财产损失不计其数。最新统计资料表明，雷电造成的损失已经上升到自然灾害的第三位。雷电电流平均约为20000A(甚至更大)，雷电电压大约是10的lO次方伏(人体安全电压为36伏)，一次雷电的时候大约为千分之一秒，平均一次雷电发出的功率达200亿千瓦。雷电破坏主要有三种基本形式：直击雷、感应雷和雷电波。每年5至9月都是雷击的高发期，由此导致的变压器损坏事故比例也是较大的。雷击变压器的绕组损坏是通过很高的电压幅值，数十倍甚至数百倍的电压，使绕组发生严重的损坏而变形。从烧坏的故障点可以明显看出，痕迹较新，同时由于温度过高，使油急剧膨胀，甚至喷出，油色呈黑色，有气味。

雷击损坏变压器过去单纯认为是雷电波进入高压绕组引起，但理论分析和实际试验表明：配变雷害事故的主要原因是由于配电系统遭受雷害时的“正反变换”的过电压引起的，而反变换过电压损坏事故尤甚。现就正反变换过电压发展过程进行分析，讨论配变的防雷保护。正变换过电压。当低压侧线路遭受雷击时，雷击电流侵入低压绕组经中性点接地装置入地，接地电流Ijd在接地电阻Rjd上产生压降。这个压降使得低压侧中性点电位急剧升高。它叠加在低压绕组出现过电压，危及低压绕组。同时，这个电压通过高低压绕组的电磁感应按变比升高至高压侧，与高压绕组的相电压叠加，致使高压绕组出现危险的过电压。这种由于低压绕组遭受雷击过电压，通过电磁感应变换到高压侧，引起高压绕组过电压的现象叫“正变换”过电压。反变换过电压。当高压侧线路遭受雷击时。雷电流通过高压侧避雷器放电入地，接地电流Ijd在接地电阻Rjd上产生压降。这个压降作用在低压侧中性点上，而低压侧出线此时相当于经电阻接地，因此，电压绝大部分加在低压绕组上了。又经电磁感应，这个压降以变比升高至高压侧，并叠加于高压绕组的相电压上，致使高压绕组出现过电压而导致击穿事故。这种由于高压侧遭受雷击，作用于低压侧，通过电磁感应又变换到高压侧，引起高压绕组过电压的现象叫“反变换过电压”。变压器不同接线对正反变换过电压的影响。(1)Yzn11接线。当低压侧线路落雷时，雷电流进入低压侧的两个“半绕组”中，大小相等、方向相反，在每个铁心柱上的磁通正好互相抵消，因而也就不会在高压绕组中产生正变换过电压。在高压侧线路落雷时，实际上由于变压器结构和漏磁等原因引起磁路不对称，因而磁通不可能完全抵消，正反变换过电压仍然存在，但是较小，可认为有较好的防雷作用。(2)Yyn0接线。这种接法的变压器是我国的一种标准接线。它有很多优点：1)正常时能保持各相电压不变，同时能提供380／220V两种不同的电压以满足用户要求；2)发生单相接地短路时，可避免另两相电压的升高；3)可避免高压窜入低压侧的危险。因此，配电网中几乎所有配变均采用此种接法。

二、配电变压器防雷保护措施的应用在配电变压器高压侧装设避雷器。根据DLtT620－1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》规定：配电变压器的高压侧一般应采用避雷器保护，避雷器应安装在高压熔断器与变压器间。避雷器的接地线和变压器低压侧的中性点以及变压器的金属外壳三点应连接在一起接地，以充分发挥避雷器限压作用和防止逆闪络。这也是部颁推荐的防雷措施。在配电变压器低压侧加装普通阀型避雷器或金属氧化物避雷器。用正反变换过电压理论分析可得知产生正反变换过电压是由于低压绕组过电压引起。因此，只要设法限制低压绕组过电压的幅值，正反变换过电压就可得到限制。低压侧装设避雷器就是用来限制低压绕组过电压的幅值，有了低压避雷器，正反变换过电压也就得到有效的抑制，从而也就可以保护高压绕组。这种保护方式的接线为：变压器高、低避雷器的接地线、低压侧中性点及变压器金属外壳四点连接在一起接地(或称三点共一体)。对100kVA及以上的变压器其电阻值应不大于4D,，对100kVA以下的变压器其接地电阻应不大于10。低压侧所装避雷器与变压器的电气距离应不超过5m，越近效果越好，一般可装于变压器低压出线总开关或总保险丝的外侧，与变压器共用接地装置。这样，即使避雷器内部有问题造成接地短路，熔丝或连接引线也会熔断将故障切除。高、低压侧接地分开的保护方式。这种保护方式的接线为高压侧避雷器单独接地，低压侧不装避雷器，低压侧中性点及变压器金属外壳连接在一起，并与高压侧接地分开接地。研究表明，这种保护方式利用大地对雷电波的衰减作用可基本上消除逆变换过电压；而对正变换过电压，计算表明，低压侧接地电阻从10降至2.5时，高压侧的正变换过电压可降低约40％。若对低压侧接地体进行适当的处理，就可以消除正变换过电压。该保护方式简单、经济，但对低压侧接地电阻要求较高，有一定的推广价值。若某些地点雷电活动较剧烈，低压线路较长，雷击变压器事故较多时，除在变压器低压倒出口安装一级低压避雷器以外，尚可在低压倒出线20～40m左右(一档)的地方再加装一组避雷器，或将低压绝缘子铁脚接地，以提高保护的可靠性。只要避雷器与被保护设备的电气距离不超

过5m，装于变压器低压倒出线的一组避雷器不但能够保护变压器，尚可以同时保护一路或几路低压出线的总电度表及其他电气设备。若变压器低压侧中性点不接地，为了防止中性点电位升高时威胁人身和设备安全，尚必须在中性点加装一低压击穿保险器接地。它主要有两方面的作用：一是雷电波作用下，中性点出现危险的正、逆变换过电压时，保险器击穿，等于将中性点直接接地；二是当运行中变压器绝缘击穿，高压窜入低压系统时，保险器即自动放电，将低压系统接地，保证低压倒出用电安全。避雷器接地引下线越短越好。因为接地线越长，其电感值越大，在不大的雷电波陡度di／dt=10kA/US时，接地线上的压降将会达到一个较大的数值。它和避雷器残压叠加作用在配变绝缘上，会大大加剧破坏性。所以对于高压侧，避雷器应装于高压跌落式熔断器的下端。这样不仅能减少接地引线的长度，也给避雷器安装预试带来方便(取下跌落式熔断器，做好安全措施即可进行，不会影响高压线路运行)；其次，当避雷器质量不良，放电不能熄弧时，工频续流使高压跌落式熔断器熔断，熔管自动跌落，可避免因此造成对高压线路供电的影响，减少线路的跳闸率。接地的作用主要是防止人身遭受电击、设备和线路遭受损坏、预防火灾、防止雷击、防止静电损害和保障电力系统正常运行。近年来，国内许多地区连续发生多起因接地网不满足要求而引起的设备损坏事故。同时雷击是导致电网事故的主要自然灾害之一，雷击引发的电网事故占总事故的50％以上。因此，良好的接地装置应是防雷的重要技术措施。接地电阻实际是两部分电阻之和，一部分是接地体金属物的电阻，另一部分是整个大地的电阻也称流散电阻。由于金属接地体的电阻很小，因此接地电阻主要决定于流散电阻的大小。流散电阻主要由接地装置的结构和土壤电阻率决定，土壤的电阻率越低，流散电阻也就越低。一些地区土壤电阻率较大，致使接地电阻值超出规程要求。因此，要采取多项措施降低接地电阻，常用的方法有更换土壤、采取深井式垂直埋地极、利用接地电阻降阻剂、采取伸长水平接地体等方法降低接地电阻。

配电变压器的防雷措施多种多样，各地配电变压器运行方式、安装地点等实际情况又不尽相同。搞好农村配变的防雷保护不仅有直接的经济效益，还有很大的社会效益。因此，合理地选择防雷保护措施，因地制宜，重视和加强配电变压器的运行管理，定能收到提高配电变压器防雷保护的效果。