配变防雷措施探讨

配变防雷措施探讨

张宏亮

（肇庆四会供电局广东肇庆526200）

近年来，随着电力网络规模越来越大，雷电等极端天气频繁出现，发生雷击烧毁配电变压器的故障时有发生，造成设备损坏及较长时间停电，严重影响电网设备安全运行和供电可靠性，本文将对配变雷击故障原因进行分析，提出配变防雷的一些实用化措施。

一、目前常用的配电接线方式

低压配电系统绝大多数是中性点接地系统，在这种系统中配变的防雷保护是将高压侧避雷器接地端、低压绕组中性点和配变铁壳三点联合接地，如图1所示。接地电阻规定为当配变容量在100kVA及以下时不大于10欧。当容量在100kVA以上时不大于4欧。

图1配变接地示意图

要降低发生雷电时变压器的损坏，就必须使变压器的一二次侧绕组在变压器落雷的瞬时同变压器金属外壳处在同一雷电电位上，即一二次侧绕组与金属外壳及铁芯间不存在雷电电位差。这是因为采用这种接线方式，由于避雷器下端同变压器二次侧绕组中性点及金属外壳连在一起，所以在配变落雷，避雷器对地放电的瞬间，变压器的一次侧绕组，二次侧绕组和金属外壳承受同一雷电残压。在变压器一次侧绕组与金属外壳间，一二次侧绕组间，二次侧绕组与铁芯间（铁芯与外壳相连接）均不能形成雷电电位差。所以，变压器的一二次侧绕组得到有效保护。雷电对变压器造成损坏的原因主要是：发生雷电时在变压器的一次侧绕组与金属外壳间，一二次侧绕组间，二次侧绕组与铁芯间产生超过各自绝缘耐压值的雷电电压，造成一二次侧绕组的绝缘破坏。

二、配电变压器雷害原因分析

当雷电波侵入时，配电变压器承受较大的过电压可能造成绝缘被击穿。引起配变损坏的原因有如下几种。

1、正变换过电压

当低压侧线路遭受雷击时，雷电流侵入配电变压器低压绕组经中性点接地装置入地，雷电流在接地电阻上产生压降，使得低压侧中性点电位急剧升高，危及低压绕组。同时，该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”。由于低压侧绝缘裕度比高压侧大，在“正变换过电压”的作用下，经常出现低压侧绝缘没损坏，而通过绕组间电磁耦合，在高压侧绕组上出现与变比成正比的过电压将高压侧绝缘损坏的现象。

2、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，雷电流Ijd在接地电阻R上产生压降，使接地体呈现U=IRch（Rch为接地体的冲击接地电阻）。由于配电变压器低压侧绕组中性点与外壳相连，所以此U值就作用在低压侧绕组及与其相连接的线路上，因绕组波阻比线路波阻大得多，U的绝大部分都加在低压绕组上，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”。10kV配电变压器外壳的接地电阻Rch=7Ω，通过Rch的雷电流I=5kA，则U=35kV。因反变换过程，高压绕组将出现感应电压，由于此时高压侧避雷器动作，高压侧绕组出线端电位被避雷器残压所固定，所以，920kV电压沿绕组分布，在高压侧中性点处电位最高，可能击穿中性点附近或绕组间的绝缘。

3、电容耦合过电压

除电磁感应到配电变压器低压侧的电压以外，高压侧的电压还会通过配电变压器高、低压绕组间的电容耦合至低压侧。如配电变压器的低压侧开路，高压侧遭受雷击，出现雷电过电压时，它将通过绕组间相互部分电容C12与低压侧三相对地部分电容C0（如图2所示）传递至低压侧，使低压侧出现传递过电压。

图2电容耦合过电压示意图

三、防雷措施

1、配变高低压侧均安装避雷器

避雷器的作用是：配电线路在落雷时，雷电的电流由落雷点沿线路向变压器传输，在到达变压器附近至避雷器接入点时避雷器短路动作，在高压引线与地之间形成短路，将雷电电流输入大地，完成避雷器对变压器的防雷保护功能。变压器防雷装置采用变压器避雷器接地线与变压器二次侧中性点及金属外壳相连再接地的这种接线方式下，变压器在遭受雷电时，变压器的一次侧绕组、二次侧绕组、金属外壳承受同一雷电残压，在变压器一次侧绕组与金属外壳间，一二次侧绕组间，二次侧绕组与铁芯间形不成雷电电压，防止或减轻了雷电对变压器造成的危害。配电变压器普遍采用在高压侧装设氧化锌避雷器保护，避雷器应尽可能靠近变压器装设，其接地线应与变压器的金属外壳以及低压侧中性点连在一起。在配变的低压侧加装低压避雷器以限制出现在低压绕组两端的过电压，一般能在正反变换中保护高压绕组。特别是在强雷区，配变低压侧加装避雷器是十分必要的。

2、正确安装接地线

接地线宜采用表面镀锌的接地线，防止锈蚀。接地电阻在任何气象条件下达到规程要求，要使接地桩头接触紧密良好，而且要将避雷器接地端以最短引线与低压绕组中性点和配变外壳三点联合共同接地，三点共地连接处要确保连接可靠。为了保证避雷器保护的可靠性，必须保证有良好的接地，便于雷电流顺利入地。除了保证接地电阻满足要求外，还要规范配电变压器避雷器的接地引下线，防止在运行中锈蚀断裂或被雷电流烧断。

3、降低接地电阻。

配变接地装置的阻值要严格遵循国家标准的规定，凡是超标的均需进行改造。对接地进行改造时要弄清楚接地电阻偏高的原因，周边土壤电阻率的分布情况、地下土壤的分布情况以及附近有无可以利用的自然接地体。改造应根据现场实际情况，认真地做好技术经济分析，决定是采用扩网、外延接地体、深埋接地体，还是采取复合降阻措施。一般情况下，应首先考虑是否可以扩网，其次是有没有外延降阻的可能、地下有没有可以利用的低电阻率的地层。土壤条件较差，接地电阻难以达到要求时，可以适当采用降阻剂。降阻剂要先加水搅拌均匀成泥糊状，然后将降阻剂均匀包敷在接地体表层，待糊状物凝结后加细土夯实。对锈蚀的接地线要进行更换或处理，比如打磨、加导电膏等。

4、防雷保护配合

对于采用避雷器无法有效防止雷击损坏设备的区域，配变的防雷保护还可以采取与其它保护配合的形式，采取的形式有放电间隙、避雷针等，进行综合防雷。放电间隙将保护间隙并联在支柱、耐张、横担绝缘子两端，将间隙的雷电放电电压调整到小于绝缘子的冲击闪络电压。当雷电过电压发生时，间隙导通，将雷电过电压泄入大地，从而保护绝缘子不受损伤。避雷针安装在线路以外的空地或高山上，当雷云经过避雷针附近时，把雷电吸引向避雷针，从而改变雷电活动的不确定性，通过接地装置把雷电流泄入大地，保护电力设施免受雷击。一般配电线路距离地面高度在8-12米，采用15-18米的避雷针可以有效防止安装点雷击配电变压器故障的发生。

为了防止雷击配变造成设备损坏和影响供电可靠性，要充分做好配变的防雷保护工作。针对配变所在的区域，采取以上简单易行、实用化的措施，有效降低配变雷击故障的发生，起到良好的效果。

参考文献

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