淺析架空線路及配電變壓器防雷保護措施分析

吳慶軍

摘要:雷電的種類多,危害大,為避免雷電對架空線路及變壓器的危害,能夠保證電力架空線路和變壓器安全運行,文章特別介紹了雷電的種類、危害及電力架空線路的防雷,還說明了雷電損害變壓器的原理以及變壓器防雷保護措施。

關(guān)鍵詞:架空線路;雷電種類;配電變壓器;防雷措施

中圖分類號:TM726 文獻標識碼:A

文章編號:1674-1145(2009)27-0154-02

20世紀90年代以來,我國的電力發(fā)展迅速。電力網(wǎng)尤其重要,電力網(wǎng)主要是由各種電壓變電所和輸電線路等組成,其中線路多為架空線路,且線路覆蓋面積大,又加之我國許多地方雷暴日較多,特別是廣西某些地區(qū)年雷暴日高達110～125日,導(dǎo)致配電架空線路、變壓器受雷電危害特別嚴重,這不僅給用戶帶來極大的經(jīng)濟損失,同時嚴重影響供電的可靠性和穩(wěn)定性。因此為避免雷電對電力線路及配電變壓器的破壞,保證電力線路及配電變壓器安全運行,有針對性地對電力線路及配電變壓器防雷保護措施進行分析,才能有選擇性地采取適當?shù)慕拥嘏c防雷保護措施。

一、雷電的種類、危害

雷電的危害方式:直擊雷、感應(yīng)雷、雷電侵入波;

雷電的的形狀分類:線形、片形、球形。

雷擊的主要對象:

1.雷擊區(qū)的形成與地理地理條件有關(guān)。

2.雷云對地放電地點與地質(zhì)結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系。

3.雷云對地的放電途徑總是朝著電場強度最大的方向推進,因此如果地面上有較高尖頂建筑物或鐵塔等,由于其見頂處有較大的電場強度,所以,易受雷擊。

4.從工廠煙囪冒出的熱氣常有大量導(dǎo)電微粒和游離子氣團,它比一般空氣容易導(dǎo)電,所以煙囪較易受雷擊。

5.一般建筑物受雷擊的部位為屋角檐角和屋脊等。

雷電的破壞效應(yīng)包括:電作用的破壞、熱作用的破壞、機械作用的破壞。

二、架空線路的防雷措施安裝避雷線這種是最直接最有效的防雷

1.在35kV及以下的架空線路上,進出變電所的一段線路上裝設(shè)即可,在60kV及以上的架空線路上應(yīng)全線裝設(shè)避雷線。

2.提高線路本身的絕緣水平,如采用木橫擔瓷橫擔或高一級的絕緣子,來提高線路的絕緣水平。

3.用三角形頂線作保護線,因3～10kV線路通常是中性點不接地的,所以,在三角形排列的頂線絕緣子上裝以保護間隙,當受雷擊時,間隙被擊穿,對地泄放雷電流,從而保護了下面的兩根導(dǎo)線。

4.裝設(shè)避雷器和保護間隙可以用來保護線路上的個別絕緣最薄弱的部分,包括個別特別高的桿塔木桿線路中的個別金屬桿塔帶拉線的桿塔或個別鐵橫擔電桿以及線路的交叉跨越處。

三、配電變壓器遭雷擊損壞的主要原因(正、逆變換過電壓)

1.正變換過電壓是指當雷電波由低壓線路侵入時,配電變壓器低壓繞組就有沖擊電流通過,這個沖擊電流同樣按匝數(shù)比在高壓繞組上產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,大大提高了高壓側(cè)中性點電位,同時它們層間和匝間的梯度電壓也相應(yīng)增加。這種由于低壓進波在高壓側(cè)產(chǎn)生感應(yīng)過電壓的過程,稱為正變換。

2.在3～10kV側(cè)侵入雷電波,引起避雷器動作時,會有大量的沖擊電流流過接地電阻,產(chǎn)生壓降,該壓降作用在低壓繞組的中性點上,會導(dǎo)致中性點電位升高,當?shù)蛪壕€路比較長時,低壓線路相當于波阻抗接地。所以,在中性點電位作用下,低壓繞組流過較大的沖擊電流,三相繞組中流過的沖擊電流方向相同、大小相等,它們產(chǎn)生的磁通在高壓繞組中按變壓器匝數(shù)比感應(yīng)出數(shù)值極高的脈沖電勢。三相脈沖電勢方向相同、大小相等。由于中性點不接地,且高壓繞組接成星形,因此在高壓繞組中,雖有脈沖電勢,但無沖擊電流。沖擊電流只在低壓繞組中流通,高壓繞組中沒有對應(yīng)的沖擊電流來平衡。因此,低壓繞組中的沖擊電流全部成為激磁電流,產(chǎn)生很大的零序磁通,使高壓側(cè)感應(yīng)很高的電勢。由于高壓繞組出線端電位受避雷器殘壓固定,這個感應(yīng)電勢就沿著繞組分布,在中性點幅值最大。因此,中性點絕緣容易擊穿。同時,層間和匝間的電位梯度也相應(yīng)增大,可能在其他部位發(fā)生層間和匝間絕緣擊穿。這種過電壓首先是由高壓進波引起的,再由低壓電磁感應(yīng)至高壓繞組,通常稱之為逆變換。

四、配電變壓器防雷保護措施應(yīng)

1.根據(jù)雷電活動強度來選擇

(1)在少雷區(qū),考慮雷電對配電變壓器損壞率較低,可以只采用配電變壓器高壓側(cè)裝設(shè)避雷器的方式。

(2)在一般雷電地區(qū),一般采用配電變壓器高、低壓側(cè)均裝設(shè)避雷器的措施。

(3)在雷電高發(fā)區(qū),當只采用某一種防雷保護措施通常不能奏效,就要采用組合防雷保護措施,也就是高壓側(cè)裝設(shè)避雷器單獨接地,低壓側(cè)避雷器、低壓側(cè)中性點及變壓器金屬外殼連接在一起的分開接地的方式。

(4)在雷電密集區(qū),即配電變壓器年損壞率較高的地區(qū),如果采用綜合防雷保護措施仍未收到較好的防雷效果后,就應(yīng)比較技術(shù)、經(jīng)濟,在配電變壓器鐵心上加裝平衡繞組,或在配電變壓器內(nèi)部安裝金屬氧化物避雷器。

2. 根據(jù)配電變壓器的適合安裝位置來選擇,首先要考慮安裝、進出線方便和負荷中心,其次注意選擇容易避雷的位置以及接地土壤的電阻適宜,以保證雷電流能順利通過接地裝置泄入大地。

3.根據(jù)接地電阻達到的標準來防雷,容量為100kVA及以上配電變壓器其接地電阻應(yīng)不大于4歐,容量為100kVA以下配電變壓器其接地電阻不大于10歐。

4.根據(jù)設(shè)置避雷器來防雷,在高、低壓側(cè)各設(shè)一組避雷器,以便減少雷電流的沖擊,避雷器安裝位置,應(yīng)盡量將避雷器靠近配電變壓器,接引下線應(yīng)采用直徑不小于16毫米的鋁絞線并應(yīng)絕緣。

五、配電變壓器其他措施

1.把配電變壓器的高壓側(cè)進線和低壓側(cè)出線的基桿上的絕緣子鐵腳與大地相接。假如雷直接擊在周圍電力線路上時,雷電將便會通過這些絕緣子鐵腳接地的絕緣腳弱的點而引入大地,使進入配電變壓器的過電壓降低,起到削減弱電壓的作用。

2.一定要避免避雷器的引下線太長,在某一雷電流通過時,引下線的壓降與避雷器的殘壓疊加在一起作用在配電變壓器的絕緣上,有可能破壞配電變壓器絕緣。

六、結(jié)論

架空線路與配電變壓器是電力網(wǎng)的重要組成部分,它們的防雷措施很多,不同地點架空線路與配電變壓器安裝的實際情況又不大相同。所以,合理地選擇防雷保護措施是極為重要的。日常工作中也要重視和加強配電變壓器的運行維護管理。