電力系統配網設備防雷保護研究

穆星亮

（珠海康泰明輸變電工程有限公司，廣東 珠海 529000）

1 概述

雷電是一種自然現象,隨意性很大,是電力系統中的主要災害之一，其危害也十分嚴重，它能造成電器設備損壞，電力系統停電，建筑物及；電力設施著火、爆炸；也能造成嚴重的生產設備事故和人身傷亡事故。在電力系統中。其實據雷電活動規律,配網防雷還是有一定方式,一般根據電壓等級、負荷性質、系統運行方式、有運行經驗、雷電活動強弱、地形地貌的特點土壤電阻率的高低等條件,通過經濟技術比確定。因此，采取有效的防雷措施十分重要。

2 配電變壓器的防雷保護

配電變壓器的防雷保護接線如圖1所示。

圖1.配電變壓器的防雷保護接線圖

2.1.配電變壓器3～10KV側應當用金屬氧化物避雷器或閥型逼雷器保護。個別情況也可用兩相閥型避雷器加一相間隙 (同一配電網中,間隙必須裝在同一相導線上)保護或兩相間隙保護,也可用管型避雷器代替閥型避雷器。為了防止殘壓損壞變壓器絕緣,保護設備應盡量靠近變壓器安裝。

為了避免雷電流流過接地電阻及其所產生的壓降IR與避雷器的殘壓疊加作用在變壓器絕緣上,應當將避雷器的接地線和變壓器鐵殼(圖1中虛線)連在一起接地,使作用在變壓器高壓側主絕緣上的只有閥型避雷器的殘壓。但這時接地體和接地引下線上的壓降將使變壓器鐵殼電位大為升高,可能發生由鐵殼向220/380V低壓側逆放電。所以必須將低壓側的中性點也連在變壓器的鐵殼上。這樣"水漲船高",低壓側電位也被抬高,鐵殼與低壓側之間就不會發生閃絡了。這種接法的缺點是高壓側落雷時可能傳到低壓側用戶中去,對用戶引起危險,因此應加強用戶設備的防雷,以彌補之。

2.2.由于下述兩方面的原因,變壓器高壓側的損壞可能是由低壓側引起的:

當3～10KV側落雷時,閥型逼雷器動作,在接地電阻上產生壓降IR,以5KA和7Ω計,則IR=35KV。這一壓降的絕大部分都加在低壓繞組上。經過電磁感應,在高壓繞組上將按變壓比出現高電壓。例如10/0.38KV變壓器的變壓比為26,故10KV繞組兩端沖擊電壓將達26*35=910(KV)。由于高壓繞組出線端的電位受避雷器固定,所以這個910KV高電位沿高壓繞組分布,在中性點上達最大值,可將中性點附近的絕緣擊穿;同時匝間電壓很大,也可能將高壓繞組的層間或匝間絕緣擊穿。

如低壓側線路落雷,作用在低壓側的沖擊波按變壓比感應到高壓側。由于低壓側絕緣裕度比高壓側大,所以有可能在高壓側先引起絕緣擊穿。

綜上所述,無論高壓側落雷,還是低壓側落雷,高壓繞組絕緣都有可能被擊穿。所以,按圖1在低壓側裝設保護裝置,限制在低壓繞組上可能出現的過電壓,從而也就保護了高壓繞組。

35/0.4KV配電變壓器,其高、低壓側均應用避雷器作保護。

低壓中性點不接地的配電變壓器,應在變壓器低壓側中性點與變壓器鐵殼間加一個擊穿保險器(即小型空氣間隙)。

為了減小避雷器殘壓損壞變壓器絕緣,無論高壓或低壓避雷器的接地點到鐵殼間的連線越短越好。

3.柱上開關和負荷開關的防雷保護

3 ～10KV柱上油開關和負荷開關,應用避雷器保護,也可用間隙保護。經常斷路運行而又帶電的柱上油開關、負荷開關或隔離開關,應在帶電側裝設避雷器或保護間隙,其接地線應與柱上油開關等的金屬外殼連接,且接地電阻不應超過10Ω。這是因為經常開路運行并且帶有電壓的柱上油開關或隔離開關,當任何一側線路上落雷時,由于雷電波的反作用而使電壓升高1倍,引起絕緣閃絡擊穿的事故。

4.配電線路的防雷保護

4.1.35KV及以下的線路,因絕緣薄弱,裝避雷線的效果不大;而且大多成網狀供電,這對保證安全供電是有利的,所以一般不沿全線裝設避雷線。只是由于變電站進線保護的需要,才在進線段裝設1～2km的避雷線作進線保護。

對3～10KV的架空配電線路,它們的絕緣通常只有一個針式絕緣子,比35KV線路要低得多,如果裝設避雷線反而容易造成反擊,不如不裝避雷線。

4.2.35KV及以下的線路的防雷,是利用鋼筋混泥土桿的自然接地作用和中性點非直接接地作用。同時,自動重合閘的作用也很重要,重合閘的成功率為50%～80%。

4.3.對35KV及以下的線路適當加強絕緣對防雷是有好處的,因此,在某些不能滿足安全供電要求的情況下,可因地制宜采用高一等級的絕緣子。在機械強度許可的條件下,利用瓷橫擔以提高絕緣是一個很好的辦法。在個別木材較多的地區,也可因地制宜采用木橫擔,充分利用木材本身的沖擊強度來加強絕緣。

4.4.運行經驗證明,消弧線圈能使單相接地電弧全部熄滅。由于110KV以下的鐵塔線路絕緣較弱,所以單純采用架設避雷線的方法收效不很明顯,還必須配合采用消弧線圈。

4.5.在線路的個別絕緣弱點,以及變電所進線段加裝管型避雷器,當雷擊線路時,管型避雷器間隙被擊穿,使雷電流泄入大地,工頻續流被裁斷,從而避免了線路跳閘事故。

5.架空線路絕緣子鐵腳接地問題

低壓架空線路的絕緣子鐵腳宜接地,其接地電阻不已超過30Ω。土壤電阻率在200ΩM以下的鐵橫擔鋼筋混泥土桿線路,由于連續多桿自然接地的作用,可不另設接地裝置。屋內有電力設備接地裝置的建筑物,可在入口處將絕緣子鐵腳與該接地裝置相連,就不必另設接地裝置。人員密集的公共場所,如劇院和娛樂場、教室等的接戶線,以及由木桿或木橫擔引下的接戶線,其絕緣子鐵腳應裝設專用的接地裝置。而鋼筋混泥土電桿的自然接地電阻不超過30Ω的除外。年平均雷暴日不超過30的地區、低壓線被建筑物等屏蔽的地區以及接戶線距低壓線路地點不超過50m的地方,接戶線絕緣子鐵腳可不接地。

6 電能表的防雷保護

在多雷區或易擊地段,直接與架空線相連的電能表,宜裝金屬氧化物避雷器防雷。

結束語

雷雨時,配網運行管理過程中,經常遇到雷害,造成線路開關跳閘,給用戶及配網管理帶來不必要的經濟損失,使供電可靠性指標受到影響,供電優質服務工作比較被動。但是,雷電活動有一定選擇性,個別地方經常受到雷擊,通常稱為雷電活動的易擊點,一般每個地區都有一些易擊點,只要認真分析歷史記錄,對照雷電活動規律,總是可以拿捏的。

[1]《工業與民用電力裝置的過電壓保護設計規范》(GBJ64一S3).

[2]雷電波侵害配電變壓器的機理及防雷措施《供用電》2004年.

[3]郭捷，劉春生，配電變壓器雷害事故分析與防雷保護措施探討.長安電力學院學報，2005.

[4]張強，農村電網的防雷措施《農村電工》，2008年.