配電變壓器事故分析及防雷對策

摘 要：雷電是造成10kV配電線路出現(xiàn)故障的一個極其重要的原因。對于一個線路防雷性能的好壞標(biāo)準(zhǔn)有兩個：一是線路遭受雷擊后的跳閘率；二是線路耐雷的水平。結(jié)合某10kV配電線路在實際運行中配電變壓器雷害情況和典型事例，在雷電頻發(fā)的地區(qū)采集典型事件進行分析，同時對配電變壓器進行調(diào)查以及對接地電阻進行測量用得到的數(shù)據(jù)經(jīng)計算分析可得出該地區(qū)配電變壓器在防雷工作方面所存在的配變安裝位置問題、接地電阻問題和接地引下線問題，與此同時，充分了解導(dǎo)致問題出現(xiàn)的原因，針對問題制定出一系列預(yù)防電擊和進行整改的完善措施，以達到降低雷擊出現(xiàn)機率的目的，從而進一步提高配電線路的供電可靠性，確保電網(wǎng)能夠更加穩(wěn)定地運行。

關(guān)鍵詞：配電變壓器；避雷器；接地電阻；土壤電阻率；防雷措施

中圖分類號：TM862 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）15-0080-02

引 言

在各種電壓等級的電網(wǎng)中，10kV電力變壓器的數(shù)量是最多的，也是最常見的，可直接對用戶供電。但是因為10kV線路是以架空線為主，所以不存在避雷線，因此遭受雷擊的概率就會大大增加。如果防雷措施不到位，就會造成雷雨季節(jié)電力變壓器遭到破壞，從而影響供電的可靠性，影響人們正常的生活。本文根據(jù)一些實例的分析和數(shù)據(jù)的計算來提出了一些相應(yīng)的防雷對策。

1 10kV配電變壓器典型雷害案例分析

首先此臺變壓器位于半山坡，這個地理位置使得制高點和長距離放射架空線，高空高幅值的雷電先導(dǎo)極易受配電變壓器的影響。此外，在電流極引線為90m，電壓極引線為50m的情況下測得接地電阻的阻值為18？贅。測得土壤電阻率為？籽=3045.8？贅·m（山體實測），在山下測得土壤電阻率為？籽=339.12？贅·m，由此可見土壤在垂直方向存在嚴重的分布不均勻。由于土壤電阻率高并且分布極不均勻，使得當(dāng)有雷電電流通過避雷器釋放電量時，由于接地電阻的阻值較高，使得雷擊時產(chǎn)生的電流得不到很好的釋放，直接導(dǎo)致其中一部分電流不得不經(jīng)由變壓器或者是線路進行釋放，同時由于連接避雷器和變壓器的線路與大地之間存在著電感和電容，這時就會出現(xiàn)雷電電擊振蕩現(xiàn)象，進而使得配電變壓器發(fā)生擊穿或者是燒壞。

2 10kV配電變壓器雷擊預(yù)防措施存在的問題

2.1 配變安裝位置問題

將配電變壓器置于制高點處，當(dāng)雷電發(fā)生時，地勢較高的地方更容易遭受到雷擊或更易感覺到放電現(xiàn)象。雷云所處位置很有可能和線路或者配電變壓器平行，甚至處于它們的下方，故雷電的能量往往會聚集在線路的附近，所以具有高空高幅值特征的雷電先導(dǎo)很容易就會被損壞。另外配電變壓器大多數(shù)分布在農(nóng)田和山間，這些地方通常都沒有防雷保護，甚至有些配電變壓器被大山包圍，較易受到氣流等多種因素的影響，在一些特殊的位置會形成云層且云層會很低，通常情況下會多次遭到雷擊。

通過調(diào)查易遭受雷擊的變壓器，不難發(fā)現(xiàn)大多數(shù)位于線路終端的變壓器更容易被擊壞。當(dāng)線路遭受雷擊后，電流會沿著線路一直傳播到線路末端，當(dāng)遇到線圈電感時，根據(jù)電感的特性：電感電流都是緩慢變化的，這與電路中的開路現(xiàn)象類似，電壓與電流發(fā)生的全發(fā)射分別是正、負的，這就會導(dǎo)致線路末端的電壓增加為原來的二倍。

配電變壓器與配電變壓器之間存在較大跨度。由于線路過長，在沖擊雷電下電感較大，當(dāng)線路遭受到雷擊時，另一基本的配電變壓器的桿塔分流作用就會減小，使得大量的電流流經(jīng)避雷器，導(dǎo)致避雷器的擊穿現(xiàn)象。

2.2 接地電阻問題

在10kV線路中不是采用人工接地，而是將人工接地體埋在變電站或者進線段。配變采用“3點共地”原則（靠近配電變壓器高壓的地方安一組金屬氧化物避雷器，將它的接地線與配電變壓器低壓側(cè)中性點以及金屬外殼連接在一起后接地），防雷接地的引線與工作接地引線是一套接地引線，在電阻值高的地區(qū)，大部分不會采用方法進行降阻，當(dāng)發(fā)現(xiàn)個別地方進行了降阻處理，它的水平接地延長線的長度一定是不符合規(guī)定的。

通過一系列的測量結(jié)果表明，由于山區(qū)有較多的巖石，所以它的土壤電阻率相比正常情況下也會較大，又因為接地體的日漸腐蝕和土壤的不斷疏松，接觸電阻也慢慢變大，從而導(dǎo)致了接地電阻的阻值偏大；在一些沿海地區(qū)防雷接地裝置腐蝕現(xiàn)象則更加嚴重，由于接地體的接觸面積在減小，導(dǎo)致了接地電阻的不斷增大。于此同時由于接地裝置長時間沒人維護修理，使得接地電阻的阻值超過了規(guī)定的正常值。

2.3 接地引下線問題

如果接地引下線過短，達不到設(shè)計的要求，那么它的泄電效果就不會很明顯，這將導(dǎo)致每根引下線都將承載較大的電流，這會導(dǎo)致“二次反擊”的事故發(fā)生。并且因為水平接地體的長度較長，再加上電感對其造成的影響，就無法達到降低沖擊電阻的目的。

配電變壓器的引下線沒有固定，而是將其直接插入地下，當(dāng)發(fā)生雷擊時，在架空線路上就會產(chǎn)生強大的雷電沖擊電壓，架空線會被沿導(dǎo)線迅速傳播的雷電襲擊，導(dǎo)致那些沒有固定的接地下引線揚起，產(chǎn)生事故。

另外一種情況是不對接地引下線進行防腐處理在研究發(fā)生的事故時發(fā)現(xiàn)，如果沒有對防雷裝置進行防腐操作，就會使得引下線嚴重腐蝕，不僅會影響接地引下線的壽命，還會大大降低其吸入導(dǎo)流以及疏散電流的水平。

2.4 避雷器的安裝問題

第一個重要問題是未對配電變壓器低壓側(cè)進行保護。在研究發(fā)生事故時發(fā)現(xiàn)，如果只對變壓器的高壓側(cè)用避雷器保護，對低壓一側(cè)不采取任何的防雷保護措施，就很有可能使得配電變壓器產(chǎn)生正、逆變換過電壓。

第二個重要問題是對計量箱沒有采取任何的低壓避雷器保護。研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)計量箱安裝在配電變壓器的旁邊時，由于安裝在線路之間的計量箱體積小并且絕緣水平較低，相間距離也很小，導(dǎo)致了計量箱成為大多數(shù)雷擊事件的犧牲品，同時也發(fā)現(xiàn)計量箱遭受雷擊有“反擊”配變的可能性。

2.5 設(shè)備的質(zhì)量問題

由于某些改造一味地追求低價，從而只能購買到質(zhì)量不好甚至不過關(guān)的變壓器和避雷器，質(zhì)量差的避雷器在運行中由于受潮或間隙動作后將會導(dǎo)致爆炸的發(fā)生，一旦發(fā)生爆炸將不再對變壓器起到保護的作用，因此劣質(zhì)的配電變壓器設(shè)備也是造成雷電事故增多的一個重要原因。

3 措 施

3.1 預(yù)防措施

（1）對配電變壓器進行定期的安全測試，更換掉不合格的配電變壓器。

（2）定期對配電變壓器進行檢查，檢查內(nèi)容主要包括避雷器的固定螺栓、兩側(cè)的引線、“3點共地”的固定點是否出現(xiàn)了松動和不可靠的現(xiàn)象，以及接地引下線是否被破壞或者存在腐蝕現(xiàn)象。

（3）對配電變壓器的接地電阻按照一定的時間規(guī)律進行測量，并將測量的結(jié)果記錄存檔，方便與以后的數(shù)據(jù)進行對比。

對于變壓器的巡查，采取定期對其進行接地裝置的導(dǎo)通試驗。根據(jù)導(dǎo)通試驗反映出來的結(jié)果得到接地引下線的連接問題，從而確保引下線的可靠連接。

3.2 防雷改進措施

（1）對于配電變壓器的安裝地址要盡可能的避開雷擊區(qū)，通常情況下安裝在山區(qū)的配電變壓器除了要考慮負荷中心外，還要注意不要將配電變壓器安置在制高處同時處理好低壓出線。

（2）避雷器主要用在中壓配電網(wǎng)的防雷中，通常情況下可以根據(jù)配電網(wǎng)的狀況采取以下四點措施對避雷器進行保護：

①將避雷器分別安裝在配電變壓器的高電壓一側(cè)和低電壓一側(cè)來進行保護，從而防止正變換和逆變換過電壓對配電變壓器造成的破壞。通過高壓避雷器使得殘壓小于配變殘壓。

②在中性點出現(xiàn)的端口處接上低壓避雷器。如果將低壓電流型漏電保護器安裝在配電變壓器上，就要求避雷器必須位于零線的端口處，原因是保護器以后的零線是不能接地的，如果將避雷器安裝在保護器的后面，就會造成保護器停止運行，這是避雷器也就不會接地，從而達不到避雷的作用。

③還有一種情況是將計量箱安裝在配電變壓器的旁邊，這時就需要加強計量箱的防雷保護措施。通常會利用在變壓器的一側(cè)增加避雷器。將配電變壓器和避雷器的接地裝置和計量箱連接到一起，然后再接地。

（3）改善防雷裝置的接地系統(tǒng)。當(dāng)變壓器大于100kVA時，接地電阻必須小于等于4？贅，當(dāng)變壓器小于100kVA時，其接地電阻小于等于10？贅。對避雷器和配電變壓器進行接地裝置的改造通常采用以下3個措施：

①在射線長度不大于100m時采用四邊形放射形接地裝置，根據(jù)地形和土質(zhì)的差異來做放射分支線，水平接地體埋深不超過0.8m。

②將接地線垂直接入巖石縫隙或者土層很厚的地方。

③將接地模塊運用在水平放射線和垂直接地體的結(jié)合點處，用這種辦法提高和土壤的接觸面積，這樣做有利于雷電流的散流。

（4）可以在配電變壓器的桿塔塔頂裝一個避雷針，防止配電變壓器遭受雷擊。

4 結(jié) 語

配電變壓器的雷害事故大多數(shù)是由于防護措施沒有做到位，特別是在接地和低壓側(cè)的防雷保護方面問題較多。如果想要提高配電變壓器的防雷保護水平，就要做到平時多留心細心，在每次檢查時都要全面，不放過任何一個細小的地方，與此同時對出現(xiàn)問題的配電變壓器要及時處理，從源頭杜絕危險情況的發(fā)生，根據(jù)綜合防雷的措施方法正確合理的對配電變壓器進行維護和維修。通過此次論文的寫作，對于配電變壓器的事故發(fā)生原因有了更深刻的了解，在面對突發(fā)事故時也能夠采取一定的措施來進行第一時間的維護，對于個人或者他人的安全來說都有一定的價值和意義。

參考文獻

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收稿日期：2018-4-24

作者簡介：廖玉銀（1968-），男，漢族，四川雷波人，助理工程師，配電線路技師，本科，主要從事配電線路工作。