配電變壓器雷害事故分析與防雷保護(hù)措施探討

趙猛++孫睿

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2016.27.031

摘 要：該文筆者結(jié)合個(gè)人多年從事電力工作的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，就配電變壓器的雷害事故進(jìn)行分析，提出配電變壓器的防雷保護(hù)措施，也希望通過該文筆者的粗淺闡述，能夠提高配電變壓器的防雷水平，從而為確保配電線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行做出有益的參考與鋪墊。

關(guān)鍵詞：配電線路 配電變壓器 雷害 防雷 保護(hù)措施

中圖分類號(hào)：TM421 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）09（c）-0031-02

該文筆者根據(jù)個(gè)人多年從事電力工作的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與相關(guān)參考文獻(xiàn)，以雷電活動(dòng)較為頻繁的區(qū)域——廣西某市，配電線路實(shí)際運(yùn)行中配電變壓器的雷害情況為例進(jìn)行粗淺分析，指出該地區(qū)在防雷措施上存在的缺陷，并提出完善的防雷保護(hù)措施，以期在此基礎(chǔ)上能夠?yàn)槲覈鞯貐^(qū)的電力部門在配電變壓器的防雷保護(hù)上提供全新的思路與建議，達(dá)到較高的防雷水平，進(jìn)而確保電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 配電變壓器雷害事故分析

該文筆者以廣西某市35 kV大直變移動(dòng)專變?yōu)槔?，容量?0 kVA，該臺(tái)所處于山區(qū)，四周大山圍繞，被建在了半山坡，地形為盆狀，山體下方皆是水稻梯田與其他的農(nóng)作物。在2015年的7月，該配電遭受到了猛烈的雷擊，以致避雷器被直接擊穿，計(jì)量箱內(nèi)的電表表殼也直接被擊碎，彈落在地。

而通過分析，我們可以得到，引發(fā)該臺(tái)雷害事故的重要原因，一方面是因?yàn)樵撆_(tái)處于半山坡上，其制高點(diǎn)與長(zhǎng)距離放射架空線，高空高幅值的雷電先導(dǎo)極易受到配變影響；另一方面，通過相關(guān)電力技術(shù)人員在該地區(qū)的實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)考察可以得知，采用直線三級(jí)法對(duì)該臺(tái)的接地電阻值進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)電流極引線為90 m，電壓極引線為50 m，接地電阻值為18 Ω。而采用等距離四級(jí)法對(duì)土壤電阻率進(jìn)行測(cè)試，極間間距為5 m，山體實(shí)測(cè)的ρ=3.045 8 Ω·m到山下ρ=339.12 Ω·m，可以說在土壤的垂直方向，存在著嚴(yán)重的分布不均勻。而當(dāng)土壤的電阻率處于高且分布不均勻的情況下時(shí)，那么雷電電流就會(huì)通過避雷器沿著接地極釋放向大地，此時(shí)接地電阻阻值又過大，因此，雷電電流在釋放過程中勢(shì)必會(huì)受到阻礙，而強(qiáng)大的雷電電流就會(huì)被迫向配電變壓器進(jìn)行釋放，進(jìn)而構(gòu)成雷電電機(jī)的振蕩現(xiàn)象，造成配電電壓器被擊穿或者直接燒壞。

同時(shí)，造成配電變壓器被擊穿或者直接燒壞的一個(gè)重要原因，還是因?yàn)樵摰貐^(qū)在配電防雷措施的安裝上存在著一定問題。首先，該臺(tái)配電變壓器的安裝位置本身就存在較大的問題，不應(yīng)該安置在制高點(diǎn)之上，這是因?yàn)閷?duì)于雷電而言，較高的地勢(shì)是極易受到雷擊的，而周邊又缺乏必要的防雷保護(hù)，一旦受到氣流等諸多因素的影響，往往會(huì)出現(xiàn)重復(fù)性雷擊現(xiàn)象；其次，由于該臺(tái)的配電線路過長(zhǎng)，因此，造成了配電與配電之間的跨度過大，而一旦遭遇到了雷害，那么另一基配變的桿塔所能展現(xiàn)的分流作用就顯得十分渺小，而大幅值的雷電電流經(jīng)過避雷器流向地面的瞬間，勢(shì)必會(huì)造成避雷器被擊穿；最后，該臺(tái)并未在10 kV線路中采用人工接地，而僅僅只是在變電站或者是進(jìn)線端埋設(shè)了人工接地體，這就造成了防雷接地與工作接地共用一套接地引下線的問題，而并沒有針對(duì)電阻值高的地區(qū)進(jìn)行特殊的降阻處理。

2 完善配電變壓器防雷保護(hù)的具體措施

2.1 配電變壓器雷害預(yù)防措施

第一，電力企業(yè)應(yīng)該定期對(duì)配電變壓器進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果不合格的配電變壓器不允許繼續(xù)使用，必須進(jìn)行維修或更換。

第二，電力企業(yè)應(yīng)該定期對(duì)配電變壓器進(jìn)行巡視，具體包括：檢查配電變壓器的避雷器固定螺栓是否存在松脫問題，高低壓側(cè)引線是否可靠，3點(diǎn)共地的固定點(diǎn)是否發(fā)生了松動(dòng)，接地引下線是否存在破壞、腐蝕等問題。

第三，電力企業(yè)應(yīng)該定期對(duì)配電變壓器的接地系統(tǒng)電阻進(jìn)行測(cè)量，并且做好相應(yīng)的記錄與存檔工作，以便于電力工作人員做好比對(duì)工作。

第四，大范圍地普及智能巡檢系統(tǒng)，以此消除傳統(tǒng)巡檢無法對(duì)監(jiān)督巡查人員工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)督的現(xiàn)狀，同時(shí)，做好巡檢管理軟件的應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)配電變壓器的規(guī)范化集中管理。

第五，電力企業(yè)要定期對(duì)變壓器的接地裝置進(jìn)行導(dǎo)通試驗(yàn)，從而確保引下線的連接更加可靠。

2.2 配電變壓器防雷措施的改進(jìn)建議

第一，在對(duì)配電變壓器進(jìn)行選址時(shí)，應(yīng)該事先考察好地理情況，盡可能地避開雷擊區(qū)域。尤其是山區(qū)的配變電壓器，除了要做好負(fù)荷中心的考量，還要避免將配電變壓器安裝在制高處。

第二，目前在中壓配電網(wǎng)的防雷保護(hù)上，往往應(yīng)用避雷器進(jìn)行雷害防護(hù)。因此，進(jìn)一步改進(jìn)對(duì)避雷器的雷害保護(hù)則成為配電變壓器防雷改進(jìn)的關(guān)鍵所在。首先，將避雷器同時(shí)安裝在配電變壓器高、低壓兩側(cè)，以此避免因?yàn)檎儞Q過電壓、逆變換過電壓對(duì)配電變壓器所造成的破壞，確保高壓避雷器的殘壓始終小于配變殘壓；其次，確保低壓避雷器安裝在零線的首端。這是因?yàn)槿缛舯Ｗo(hù)器的后面安裝低壓避雷器，那么當(dāng)保護(hù)器停用時(shí)，低壓避雷器勢(shì)必也無法接地，起到避雷作用。因此，低壓避雷器必須要在中性點(diǎn)出線首端；再次，為了降低雷擊對(duì)配電變壓器所造成的直接危險(xiǎn)，可在線路的交叉跨越處或者是終端桿塔上，裝設(shè)有避雷器、保護(hù)間隙；最后，因?yàn)榕潆娮儔浩鞯母浇惭b有計(jì)量箱，因此，也應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)計(jì)量箱的防雷保護(hù)工作，也就是說在計(jì)量箱的一側(cè)安裝有避雷器，并且確保避雷器的接地裝置能夠與計(jì)量箱的外殼相連接后一起接地。

第三，對(duì)配電變壓器防雷裝置的接地進(jìn)行改進(jìn)，進(jìn)而提高配電線路的耐雷水平。首先，采取四邊形放射形接地裝置，其射線的實(shí)際長(zhǎng)度要控制在100 m以內(nèi)，放射分支線要結(jié)合地形與土質(zhì)的實(shí)際情況予以確認(rèn)，水平接地體埋設(shè)則不可超過地底0.8 m；其次，在巖縫或者是土層較厚的地方，將地級(jí)垂直打入；再次，為了進(jìn)一步增大配電變壓器與土壤的實(shí)際接觸面積，利于雷電流的散流，可將接地模塊放置在水平放射線與垂直接地體的接點(diǎn)處；最后，使用GPF-94高效膨潤土降阻防腐劑在水平放射線和垂直接地體的周邊進(jìn)行灌注，并且每個(gè)一段距離就使用石塊砌成防護(hù)墻，以防止水土流失。

第四，對(duì)于雷擊較為頻繁的區(qū)域，應(yīng)該在桿塔塔頂位置裝設(shè)避雷針，進(jìn)一步降低雷害對(duì)配電變壓器造成的雷害事故。

第五，將三相電流指示儀器安裝在變壓器的二次側(cè)，進(jìn)而對(duì)變壓器的三相負(fù)荷不平衡情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，從而確保配電變壓器始終能夠保持在一個(gè)良好的運(yùn)行狀態(tài)之下，降低配電變壓器受到雷擊而直接燒壞的可能性。

第六，盡可能地降低交叉跨越和配電變壓器大跨域安裝的可能性，實(shí)現(xiàn)分區(qū)供電模式，即便配電變壓器要進(jìn)行交叉檔，也要在大跨度的過程增加保護(hù)間隙。

3 結(jié)語

該文筆者就配電變壓器的雷害事故進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的防雷保護(hù)措施，也是希望通過該文筆者的粗淺闡述，能夠讓更多的電力同行更加清楚地認(rèn)識(shí)到，除了不可抗力以外，當(dāng)前配電變壓器發(fā)生雷害事故的根本原因，都是因?yàn)楫?dāng)前使用的防雷措施存在著較大的缺陷與漏洞。所以，要想進(jìn)一步降低配電變壓器的雷害事故，提高電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，就必須對(duì)配電變壓器的防雷措施進(jìn)行全面排查，解決潛在的危害，提高整個(gè)配電線路的耐雷水平，也只有如此，才能夠確保配電線路的供電可靠性，達(dá)到電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的根本目的。

參考文獻(xiàn)

[1] 郭捷，劉春生.配電變壓器雷害事故分析與防雷保護(hù)措施探討[J].電力科學(xué)與技術(shù)學(xué)報(bào)，2005（3）：14-17.

[2] 李孛.10kV配電線路防雷措施研究[D].長(zhǎng)沙理工大學(xué)，2009.

[3] 徐鵬，李世元，甘鵬，等.雷擊配電變壓器事故分析及防雷措施研究[J].電瓷避雷器，2011（4）：57-62.

[4] 徐鵬.配電網(wǎng)綜合防雷技術(shù)研究[D].長(zhǎng)沙理工大學(xué)，2012.

[5] 戴軍，許純.山區(qū)配電變壓器雷害事故分析及防雷措施研究[C]//華東六省一市電機(jī)工程（電力）學(xué)會(huì)輸配電技術(shù)研討會(huì)論文集.2006.