為了防止雷電波對配電變壓器的侵害，保證配電變壓器安全運行，本文介紹了配電變壓器防雷保護措施的應用，可以提高配電變壓器防雷水平的效果。
1 前言
我國共有2400個(gè)縣級農村電網(wǎng)及280個(gè)城市電網(wǎng)，配電變壓器數量達數百萬(wàn)臺，加之我國土地遼闊，且雷暴日偏多，如南方某些地區年雷暴日高達100～130日，配電變壓器受雷電波侵害較為嚴重，這不僅給供電企業(yè)帶來(lái)極大的經(jīng)濟損失，而且嚴重影響供電可靠性。為此，為了防止雷電波對配電變壓器的侵害，保證配電變壓器安全運行，有必要對配電變壓器防雷保護措施逐一分析，從而有選擇性的采取適當的防雷保護措施。
2 配電變壓器防雷保護措施
(1)在配電變壓器高壓側裝設避雷器。根據SDJ7－79《電力設備過(guò)電壓保護設計技術(shù)規程》規定："配電變壓器的高壓側一般應采用避雷器保護，避雷器的接地線(xiàn)和變壓器低壓側的中性點(diǎn)以及變壓器的金屬外殼三點(diǎn)應連接在一起接地。"這也是部頒DL/T620－1997《交流電氣裝置的過(guò)電壓保護和絕緣配合》推薦的防雷措施。
然而，大量研究和運行經(jīng)驗均表明，僅在高壓側采用避雷器保護時(shí)，在雷電波作用下仍有損壞現象。一般地區年損壞率為1%，在多雷區可達5%左右，個(gè)別100雷暴日的雷電活動(dòng)特殊強烈地區，年損壞率高達50%左右。究其主要原因，乃是雷電波侵入配電變壓器高壓側繞組所引起的正、逆變換過(guò)電壓造成的。正、逆變換過(guò)電壓產(chǎn)生的機理如下：
①逆變換過(guò)電壓。即當3～10kV側侵入雷電波，引起避雷器動(dòng)作時(shí)，在接地電阻上流過(guò)大量的沖擊電流，產(chǎn)生壓降，這個(gè)壓降作用在低壓繞組的中性點(diǎn)上，使中性點(diǎn)電位升高，當低壓線(xiàn)路比較長(cháng)時(shí)，低壓線(xiàn)路相當于波阻抗接地。因此，在中性點(diǎn)電位作用下，低壓繞組流過(guò)較大的沖擊電流，三相繞組中流過(guò)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比感應出數值*的脈沖電勢。三相脈沖電勢方向相同、大小相等。由于高壓繞組接成星形，且中性點(diǎn)不接地，因此在高壓繞組中，雖有脈沖電勢，但無(wú)沖擊電流。沖擊電流只在低壓繞組中流通，高壓繞組中沒(méi)有對應的沖擊電流來(lái)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，使高壓側感應很高的電勢。由于高壓繞組出線(xiàn)端電位受避雷器殘壓固定，這個(gè)感應電勢就沿著(zhù)繞組分布，在中性點(diǎn)幅值大。因此，中性點(diǎn)絕緣容易擊穿。同時(shí)，層間和匝間的電位梯度也相應增大，可能在其他部位發(fā)生層間和匝間絕緣擊穿。這種過(guò)電壓首先是由高壓進(jìn)波引起的，再由低壓電磁感應至高壓繞組，通常稱(chēng)之為逆變換。
②正變換過(guò)電壓。所謂正變換過(guò)電壓，即當雷電波由低壓線(xiàn)路侵入時(shí)，配電變壓器低壓繞組就有沖擊電流通過(guò)，這個(gè)沖擊電流同樣按匝數比在高壓繞組上產(chǎn)生感應電動(dòng)勢，使高壓側中性點(diǎn)電位大大提高，它們層間和匝間的梯度電壓也相應增加。這種由于低壓進(jìn)波在高壓側產(chǎn)生感應過(guò)電壓的過(guò)程，稱(chēng)為正變換。試驗表明，當低壓進(jìn)波為10kV，接地電阻為5Ω時(shí)，高壓繞組上的層間梯度電壓有的超過(guò)配電變壓器的層間絕緣全波沖擊強度一倍以上，這種情況，變壓器層間絕緣肯定要擊穿。
(2)在配電變壓器低壓側加裝普通閥型避雷器或金屬氧化物避雷器。這種保護方式的接線(xiàn)為：變壓器高、低避雷器的接地線(xiàn)、低壓側中性點(diǎn)及變壓器金屬外殼四點(diǎn)連接在一起接地(或稱(chēng)三點(diǎn)共一體)。
運行經(jīng)驗和試驗研究表明，對絕緣良好的配電變壓器，僅在高壓側裝設避雷器時(shí)，仍有發(fā)生由于正、逆變換過(guò)電壓造成的雷害事故。這是因為高壓側裝設的避雷器對于正變換或逆變換過(guò)電壓都是無(wú)能為力的。正、逆變換過(guò)電壓作用下的層間梯度，與變壓器的匝數成正比，與繞組的分布有關(guān)，繞組的首端、中部和末端均有可能破壞，但以末端較危險。低壓側加裝避雷器可以將正、逆變換過(guò)電壓限制在一定范圍之內。
(3)高、低壓側接地分開(kāi)的保護方式。這種保護方式的接線(xiàn)為高壓側避雷器單獨接地，低壓側不裝避雷器，低壓側中性點(diǎn)及變壓器金屬外殼連接在一起，并與高壓側接地分開(kāi)接地。
研究表明，這種保護方式利用大地對雷電波的衰減作用可基本上消除逆變換過(guò)電壓，而對正變換過(guò)電壓，計算表明，低壓側接地電阻從10Ω降至2.5Ω時(shí)，高壓側的正變換過(guò)電壓可降低約40%。若對低壓側接地體進(jìn)行適當的處理，就可以消除正變換過(guò)電壓。
該保護方式簡(jiǎn)單、經(jīng)濟，但對低壓側接地電阻要求較高，有一定的推廣價(jià)值。
配電變壓器防雷保護措施多種多樣，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逆變換過(guò)電壓；在配電變壓器內部安裝金屬氧化物避雷器等等。
3 配電變壓器防雷保護措施應用
通過(guò)以上分析，可以看出，各種防雷保護措施各有其特點(diǎn)，各地應根據雷暴日雷電活動(dòng)強度來(lái)合理選擇適當的防雷保護措施。
(1)在平原等少雷區，配電變壓器年損壞率較低，可只采用配電變壓器高壓側裝設避雷器的方式。
(2)在一般雷電日地區，推薦采用配電變壓器高、低壓側均裝設避雷器的方式。
(3)在多雷區，單獨采用某一種防雷保護措施往往不能奏效，宜采用綜合防雷保護措施，即高壓側裝設避雷器單獨接地，低壓側避雷器、低壓側中性點(diǎn)及變壓器金屬外殼連接在一起的分開(kāi)接地。
(4)在重雷區，特別是配電變壓器年損壞率較高的地區，采用綜合防雷保護措施仍未收到較好的防雷效果后，應根據技術(shù)經(jīng)濟比較，在配電變壓器鐵心上加裝平衡繞組(即采用新型防雷避雷器)，或在配電變壓器內部安裝金屬氧化物避雷器。
4 結論
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)實(shí)際情況又不盡相同。因地制宜，合理地選擇防雷保護措施，并重視和加強配電變壓器的運行管理，定能收到提高配電變壓器防雷保護的效果。
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