山區(qū)雷擊配電變壓器事故及解決措施

姜旺明

摘 要：文章中作者結(jié)合多年工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)山區(qū)雷擊配電變壓器事故原因進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析，并提出了解決應(yīng)對(duì)措施，為配電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行提供一定參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：山區(qū)；配電；雷擊；變壓器

配電網(wǎng)中，配電變壓器的主要作用是電能分配與電壓變換；配電變壓器被雷電擊壞事故時(shí)有發(fā)生，尤其在山區(qū)農(nóng)村電網(wǎng)中發(fā)生比例較大。我國(guó)農(nóng)村電網(wǎng)在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間升級(jí)改造后情況稍有改善，不過(guò)在雷害事故的防范，尤其在雷擊跳閘及擊壞配電變壓器事故防范上并未有明顯好轉(zhuǎn)。對(duì)配電網(wǎng)可靠性造成了很大破壞，無(wú)法保障山區(qū)農(nóng)民穩(wěn)定的電力供應(yīng)。因此，對(duì)山區(qū)雷擊配電變壓器事故原因分析并采取有效解決措施就顯得尤為重要。

1 山區(qū)雷擊配電變壓器事故原因

1.1 正變換、逆變換過(guò)電壓

當(dāng)雷電擊中配電變壓器低壓側(cè)的線路后，沖擊電流在低壓繞組側(cè)形成，接地電流在接地電阻上產(chǎn)生壓降，低壓側(cè)中性點(diǎn)電位突然升高，產(chǎn)生危及低壓繞組的過(guò)電壓[1]；此外，高壓繞組出現(xiàn)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，導(dǎo)致高壓側(cè)中性點(diǎn)電位顯著升高，同時(shí)疊加上繞組的相電壓，產(chǎn)生強(qiáng)度過(guò)高的過(guò)電壓擊穿層間絕緣，見(jiàn)圖1；反而言之，當(dāng)雷電擊中配電變壓器高壓側(cè)的線路，在避雷器發(fā)生反應(yīng)的同時(shí)，高壓側(cè)避雷器將雷電流引入大地，接地電流在接地電阻上產(chǎn)生壓降[2]。低壓側(cè)繞組中性點(diǎn)受到壓降的作用，導(dǎo)致三相繞組電壓同時(shí)提升。還有，雷電流發(fā)生的磁通帶來(lái)很強(qiáng)的脈沖電勢(shì)，沿高壓繞組在中性點(diǎn)達(dá)到最大幅值，擊穿中性點(diǎn)絕緣。此外匝間梯度電位大，易擊穿高壓繞組匝間、層間絕緣，見(jiàn)圖2。

一般產(chǎn)生正逆變換過(guò)電壓原因有以下幾方面：配電變壓器位置安裝欠妥，易被雷電擊中；避雷器組發(fā)生某些功能性故障，其配設(shè)地線時(shí)沒(méi)有達(dá)到要求，雷電電流無(wú)法泄入大地；接地極電阻阻值超出允許范圍等。分析后不難發(fā)現(xiàn)，低壓繞組過(guò)電壓是正、逆變換過(guò)電壓的源頭，所以應(yīng)對(duì)其幅值進(jìn)行控制，或者配設(shè)避雷器以滿足此要求。

1.2 配電變壓器接地方式

在配變高壓端設(shè)置避雷器，使變壓器低壓端中性點(diǎn)、接地線與其金屬外殼同步連接最終接地，他們有一樣的電位，所以變壓器主絕緣不用承受特大壓降，避雷器被雷電侵襲后電流沿著接地線排向大地。不過(guò)，山區(qū)有的防雷設(shè)備、配變接地通常由兩條接地線接地單獨(dú)運(yùn)行，此種接線方式有很大安全隱患，比方說(shuō)：若配電變壓器高壓端被雷電侵襲，高壓端電壓受到三方面電壓相加影響，公式如下：

式中，ure為避雷器的殘壓；L為避雷器接地引線的等效電感；i為雷電電流。

對(duì)應(yīng)的低壓側(cè)電壓為U2=iR，將U1-U2后可得出，因雷電較大引起避雷器中殘壓升高，最后擊穿中性點(diǎn)。

1.3 避雷器的接地線問(wèn)題

作為避雷器不可或缺的部分，接地線可以通過(guò)釋放電流來(lái)保護(hù)避雷器，現(xiàn)實(shí)是山區(qū)避雷器的接地線容易發(fā)生損壞、被偷等一系列問(wèn)題，極其難以管理，導(dǎo)致避雷器原本的保護(hù)功能因缺少接地線而喪失，嚴(yán)重威脅到了山區(qū)配電網(wǎng)運(yùn)行安全。

2 解決山區(qū)雷擊配變器事故的方法

2.1 及時(shí)更新避雷器

山區(qū)避雷器要進(jìn)行適時(shí)更新、檢查，盡量采用氧化鋅避雷器，其具有如下優(yōu)勢(shì)：

（1）無(wú)間隙。通常在普通電壓情況中，氧化鋅能夠避免遭受強(qiáng)電流侵襲，且不需對(duì)間隙進(jìn)行串聯(lián)，有效解決了傳統(tǒng)避雷器面臨的窘境，比方說(shuō)：間隙放電、污穢及電壓不穩(wěn)等等。（2）沒(méi)有續(xù)流。氧化鋅的通過(guò)電流一般來(lái)說(shuō)非常小，故其絕緣性相對(duì)較好，工頻續(xù)流情況得到處理。通過(guò)對(duì)此種避雷器不斷實(shí)際應(yīng)用后發(fā)現(xiàn)，其保護(hù)性能非常好，基本不可能因?yàn)榄h(huán)境濕度、溫度等因素干擾，對(duì)過(guò)電壓等問(wèn)題有不錯(cuò)的抗性。綜合來(lái)說(shuō)氧化鋅避雷器避雷性能更優(yōu)，山區(qū)更應(yīng)安裝此種避雷器。

2.2 更改配電變壓器防雷接地方式

妥善連接配電變壓器低、高壓端避雷設(shè)備的接地線、低壓端中性點(diǎn)、變壓器金屬外殼等，將他們一起接地，接線模式要確保合理性、科學(xué)性，此種模式中，高壓端進(jìn)線的側(cè)電壓為3項(xiàng)電壓相加：避雷器殘壓+接地引線電壓+接地電阻電壓。

這個(gè)時(shí)候，由于對(duì)接線方式進(jìn)行了調(diào)整，配電變壓器的外殼和中性點(diǎn)電壓相同，其電壓為：接地引線電壓加電流流經(jīng)接地電阻電壓。通過(guò)把他們相減發(fā)現(xiàn)，在被雷電擊中后，避雷器會(huì)有反應(yīng)，但由于殘壓低，并破壞不了變壓器的絕緣部分。

2.3 限定配電變壓器和避雷器的接線距離

通常情況下，接地線本身就有電感電壓降，計(jì)算公式如下：

參考上述公式可以確定，UL與電感電壓呈正比，通俗來(lái)講即為：隨著接地線的長(zhǎng)度增加，點(diǎn)感電壓肯定隨之一同升高，點(diǎn)感電壓與避雷器殘壓一同給繞組施壓，造成主絕緣安全性受到破壞，所以如果要配電變壓器既安全又防雷電，有必要對(duì)UL進(jìn)行嚴(yán)格控制，盡量限制變壓器和避雷器間的距離，爭(zhēng)取應(yīng)用粗短的接地線。

2.4 合理選用避雷器型號(hào)、做好定期維護(hù)

首先，配電網(wǎng)中采用的避雷器應(yīng)擁有極好的保護(hù)功能，一般低殘壓、非線性避雷器MOA更具有優(yōu)勢(shì)，優(yōu)先采用符合配網(wǎng)系統(tǒng)額定電壓的設(shè)備，如此才會(huì)更好起到防雷避雷、線路保護(hù)的作用。此外，要在配網(wǎng)運(yùn)行時(shí)對(duì)避雷設(shè)備進(jìn)行強(qiáng)化檢查，進(jìn)行定期試驗(yàn)并找出存在的問(wèn)題，最后針對(duì)性做出反應(yīng)迅速解決與排除故障。通過(guò)持續(xù)反復(fù)的檢查、測(cè)試，對(duì)避雷線工作模式及運(yùn)行狀態(tài)有一定了解，探究其有沒(méi)有隱性問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)的隱患要及時(shí)處理，損壞的避雷設(shè)備要做到動(dòng)態(tài)更新，以保證避雷設(shè)備整潔安全。其次，筆者認(rèn)為設(shè)置巡查小組定期開(kāi)展巡查非常有意義，所有和配電變壓器工作有聯(lián)系的設(shè)備都要全部進(jìn)行檢查；同時(shí)，與國(guó)家安全部門(mén)建立良好的鏈接，一起聯(lián)合對(duì)非法破壞分子進(jìn)行嚴(yán)厲打擊，保障配電系統(tǒng)安全性，對(duì)發(fā)現(xiàn)的避雷器故障問(wèn)題，及時(shí)采取控制、解決措施。

3 結(jié)束語(yǔ)

山區(qū)雷擊配電變壓器事故產(chǎn)生原因有很多種，主要成因體現(xiàn)為：傳統(tǒng)閥型避雷器功能相對(duì)更差，不能起到可靠的防雷作用；配變低壓端沒(méi)有設(shè)置避雷設(shè)備[3]，導(dǎo)致避雷器時(shí)常受到雷電損壞；不合理的接地模式等，針對(duì)上述分析情況采取相應(yīng)措施，把問(wèn)題和故障都解決了，才能保障配電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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