農(nóng)村配電系統(tǒng)臺(tái)架式變壓器雷電安全防護(hù)策略

何薇 劉彥章 趙奇

【摘 要】加強(qiáng)對(duì)農(nóng)村電力系統(tǒng)特別是農(nóng)村配電系統(tǒng)臺(tái)架式變壓器的雷電防護(hù)力度。配電變壓器雷害事故主要是由雷電形成的正/反變換過(guò)電壓引起的，配電變壓器遭受雷擊損壞時(shí)，伴有低壓設(shè)備同時(shí)被擊壞的現(xiàn)象。臺(tái)架式變壓器防雷策略包含直擊雷防護(hù)設(shè)計(jì)、臺(tái)架式變壓器高、低壓側(cè)SPD等設(shè)計(jì)。因地制宜，合理地選擇防雷保護(hù)措施，并重視和加強(qiáng)配電變壓器的運(yùn)行管理，定能收到提高配電變壓器防雷保護(hù)的效果。

【關(guān)鍵詞】臺(tái)架式變壓器；雷電安全防護(hù)； 高、低壓側(cè)SPD設(shè)計(jì)

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高度發(fā)展，人民的生活質(zhì)量日益提高，越來(lái)越多的電子設(shè)備進(jìn)入尋常百姓家。與此同時(shí)出現(xiàn)了對(duì)電力的特別依賴。農(nóng)村對(duì)雷電防護(hù)的意識(shí)薄弱，致使電力系統(tǒng)遭受雷擊的可能性增大。因此加強(qiáng)對(duì)農(nóng)村電力系統(tǒng)的雷電防護(hù)力度，農(nóng)村配電系統(tǒng)臺(tái)架式變壓器的雷電防護(hù)首當(dāng)其沖。

一、雷電破壞變壓器途徑

目前大多數(shù)配電變壓器采用 Yyn0 接線。 這種接法的變壓器是我國(guó)的一種標(biāo)準(zhǔn)接線。它有很多優(yōu)點(diǎn)： 正常時(shí)能保持各相電壓不變，同時(shí)能提供 380 /220 伏兩種不同的電壓以滿足用戶要求， 發(fā)生單相接地短路時(shí)， 可避免另外兩相電壓的升高，高壓竄入低壓的危險(xiǎn)。但是， 必須做好它的防雷保護(hù)， 尤其是雨季更應(yīng)該注意其防雷措施， 避免配電變壓器受到雷電的襲擊。

雷電破壞主要有四種基本形式：直擊雷、感應(yīng)雷、雷電波和地電位反擊。事實(shí)上在所有的雷擊事故中，破壞最嚴(yán)重的直擊雷發(fā)生的幾率并不大；配電變壓器雷害事故主要是由雷電形成的正/反變換過(guò)電壓引起的。正/反變換過(guò)電壓占到整個(gè)雷擊事故的86.1%。配電變壓器遭受雷擊損壞時(shí)，伴有低壓設(shè)備（ 如電度表、電動(dòng)機(jī)、電燈等） 同時(shí)被擊壞的現(xiàn)象。這說(shuō)明配電變壓器雷擊損壞和在低壓線路上出現(xiàn)的雷電過(guò)電壓有聯(lián)系。配電變壓器是高壓電網(wǎng)與用戶相連的最末級(jí)變電設(shè)施。其數(shù)量多， 分布廣， 防雷措施相對(duì)薄弱， 雷擊時(shí)， 由正、反變換過(guò)電壓引起的雷擊事故對(duì)配電變壓器的絕緣仍構(gòu)成威脅。

下面介紹一般臺(tái)架式變壓器防雷策略。

二、直擊雷防護(hù)設(shè)計(jì)

1、接閃器設(shè)計(jì)

臺(tái)架式變壓器若處于架空電力線路下方，雷電發(fā)生時(shí)電力線路相當(dāng)于架空接閃線，可防止變壓器直接遭受直接雷，不需另外裝設(shè)接閃器。

若臺(tái)架式變壓器上方無(wú)配電線路時(shí)，為防止變壓器遭受直接雷，可在電線桿上裝設(shè)接閃短桿。因變壓器面積較小，一般接閃短桿低于1m，可采用12mm的圓鋼作為接閃器。將電線桿內(nèi)鋼筋與接閃短桿焊接在一起固定，若電線桿內(nèi)無(wú)鋼筋可通過(guò)水泥基座固定。

2、引下線設(shè)計(jì)

可利用電線桿內(nèi)的鋼筋作為引下線。若電線桿內(nèi)無(wú)鋼筋需增設(shè)人工引下線。引線線采用12mm的圓鋼，制作支持卡固定于電線桿上，在地面上1.7m至地面下0.3m的一段穿pvc管保護(hù)。引下線上端與接閃短桿或鐵橫擔(dān)焊接在一起，下端與接地裝置焊接在一起，焊接處保持良好電氣連接。

3、 接地設(shè)計(jì)

因不同地方土壤電阻率不一樣，根據(jù)實(shí)際在電線桿附近敷設(shè)接地網(wǎng)。垂直接體可采用10mm長(zhǎng)為2.5的鑄銅棒，每隔5m敷設(shè)一根，埋深需超過(guò)0.5m，并用水平接地體將其連接起來(lái)，水平接地體可采用50mm2銅絞線。對(duì)于100kv以下的變壓 器，沖擊接地電阻不應(yīng)大于10歐姆，每臺(tái)接地點(diǎn)應(yīng)不少于三處。變壓器金屬外殼、SPD接地端、鐵橫擔(dān)等接地需共用同一接地體。

三、臺(tái)架式變壓器高、低壓側(cè)SPD等設(shè)計(jì)方法

1、 高壓側(cè)SPD設(shè)計(jì)

在臺(tái)架式變壓器高壓側(cè)安裝三只閥型SPD，為減小引線長(zhǎng)度，SPD緊靠變壓器安裝，其接地引線直接接到變壓器外殼，通過(guò)外殼接地共同接地。其型號(hào)的選擇根據(jù)高壓側(cè)的線路電壓進(jìn)行選擇。SPD進(jìn)線選擇6mm2銅導(dǎo)線，接地線選擇10mm2銅導(dǎo)線。SPD進(jìn)線及接地引線盡可能的短，以減小SPD有效電壓保護(hù)水平，其安裝工藝需滿足檢測(cè)要求。

2、 低壓側(cè)SPD設(shè)計(jì)

低壓側(cè)安裝I級(jí)試驗(yàn)的SPD，其每一保護(hù)模式的沖擊電流值根據(jù)：

I—雷電流，取200kA；

n—地下和架空引入的外來(lái)金屬管道和線路的總數(shù)；

m—每一線路內(nèi)導(dǎo)體芯線的總根數(shù)；

當(dāng)無(wú)法計(jì)算時(shí)取大于或等于12.5KA，電壓保護(hù)水平取大于或等于2.5KV。為減小引線長(zhǎng)度，SPD緊靠變壓器安裝，其接地引線直接接到變壓器外殼，通過(guò)外殼接地共同接地。其型號(hào)的選擇根據(jù)高壓側(cè)的線路電壓進(jìn)行選擇。SPD進(jìn)線選擇6mm2銅導(dǎo)線，接地線選擇10mm2銅導(dǎo)線。SPD進(jìn)線及接地引線盡可能的短，以減小SPD有效電壓保護(hù)水平，其安裝工藝需滿足檢測(cè)要求。

3、 其它保護(hù)方式設(shè)計(jì)

臺(tái)架式配電變壓器還可采取高、低壓側(cè)接地分開(kāi)的保護(hù)方式，這種保護(hù)方式的接線為高壓側(cè)SPD單獨(dú)接地，低壓側(cè)不裝SPD，低壓側(cè)中性點(diǎn)及變壓器金屬外殼連接在一起，并與高壓側(cè)接地分開(kāi)接地。

這種保護(hù)方式利用大地對(duì)雷電波的衰減作用可基本上消除反變換過(guò)電壓，而對(duì)正變換過(guò)電壓，研究表明，若對(duì)低壓側(cè)接地體進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，就可以消除正變換過(guò)電壓。

該保護(hù)方式簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，但對(duì)低壓側(cè)接地電阻要求較高。配電變壓器防雷保護(hù)措施多種多樣，除以上列舉的以外，還有在配電變壓器鐵心上加裝平衡繞組抑制正反變換過(guò)電壓；在配電變壓器內(nèi)部安裝金屬氧化物SPD等等。

四、不同雷區(qū)的防雷保護(hù)措施

通過(guò)以上分析，各種防雷保護(hù)措施各有其特點(diǎn)，各地應(yīng)根據(jù)雷暴日雷電活動(dòng)強(qiáng)度來(lái)合理選擇適當(dāng)?shù)姆览妆Ｗo(hù)措施。

（1）在少雷區(qū)，配電變壓器年損壞率較低，可只采用配電變壓器高壓側(cè)裝設(shè)SPD的方式。

（2）在中雷區(qū)，推薦采用配電變壓器高、低壓側(cè)均裝設(shè)SPD的方式。

（3）在多雷區(qū)，單獨(dú)采用某一種防雷保護(hù)措施往往不能奏效，宜采用綜合防雷保護(hù)措施，即高壓側(cè)裝設(shè)SPD單獨(dú)接地，低壓側(cè)SPD、低壓側(cè)中性點(diǎn)及變壓器金屬外殼連接在一起的分開(kāi)接地。

（4）在強(qiáng)雷區(qū)，特別是配電變壓器年損壞率較高的地區(qū)，采用綜合防雷保護(hù)措施仍未收到較好的防雷效果后，應(yīng)根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，在配電變壓器鐵心上加裝平衡繞組（即采用新型防雷SPD），或在配電變壓器內(nèi)部安裝金屬氧化物SPD。

五、總結(jié)

SPD要按規(guī)范要求定期進(jìn)行絕緣電阻、工頻放電電壓試驗(yàn)，對(duì)不符合和有缺陷的SPD進(jìn)行更換。對(duì)接閃器、引下線、接地裝置要定期巡視檢修。雷雨季節(jié)前要清掃瓷體，緊固接頭，損壞部位立即更換。

臺(tái)架式配電變壓器雷電防護(hù)是一項(xiàng)復(fù)雜的工程，臺(tái)架式配電變壓器的防雷措施多種多樣，各地配電變壓器安裝地點(diǎn)和實(shí)際情況又不盡相同。因地制宜，合理地選擇防雷保護(hù)措施，并重視和加強(qiáng)配電變壓器的運(yùn)行管理，定能收到提高配電變壓器防雷保護(hù)的效果。

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