農村配電系統臺架式變壓器雷電安全防護策略

何薇 劉彥章 趙奇

【摘 要】加強對農村電力系統特別是農村配電系統臺架式變壓器的雷電防護力度。配電變壓器雷害事故主要是由雷電形成的正/反變換過電壓引起的，配電變壓器遭受雷擊損壞時，伴有低壓設備同時被擊壞的現象。臺架式變壓器防雷策略包含直擊雷防護設計、臺架式變壓器高、低壓側SPD等設計。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。

【關鍵詞】臺架式變壓器；雷電安全防護； 高、低壓側SPD設計

隨著中國經濟的高度發展，人民的生活質量日益提高，越來越多的電子設備進入尋常百姓家。與此同時出現了對電力的特別依賴。農村對雷電防護的意識薄弱，致使電力系統遭受雷擊的可能性增大。因此加強對農村電力系統的雷電防護力度，農村配電系統臺架式變壓器的雷電防護首當其沖。

一、雷電破壞變壓器途徑

目前大多數配電變壓器采用 Yyn0 接線。 這種接法的變壓器是我國的一種標準接線。它有很多優點： 正常時能保持各相電壓不變，同時能提供 380 /220 伏兩種不同的電壓以滿足用戶要求， 發生單相接地短路時， 可避免另外兩相電壓的升高，高壓竄入低壓的危險。但是， 必須做好它的防雷保護， 尤其是雨季更應該注意其防雷措施， 避免配電變壓器受到雷電的襲擊。

雷電破壞主要有四種基本形式：直擊雷、感應雷、雷電波和地電位反擊。事實上在所有的雷擊事故中，破壞最嚴重的直擊雷發生的幾率并不大；配電變壓器雷害事故主要是由雷電形成的正/反變換過電壓引起的。正/反變換過電壓占到整個雷擊事故的86.1%。配電變壓器遭受雷擊損壞時，伴有低壓設備（ 如電度表、電動機、電燈等） 同時被擊壞的現象。這說明配電變壓器雷擊損壞和在低壓線路上出現的雷電過電壓有聯系。配電變壓器是高壓電網與用戶相連的最末級變電設施。其數量多， 分布廣， 防雷措施相對薄弱， 雷擊時， 由正、反變換過電壓引起的雷擊事故對配電變壓器的絕緣仍構成威脅。

下面介紹一般臺架式變壓器防雷策略。

二、直擊雷防護設計

1、接閃器設計

臺架式變壓器若處于架空電力線路下方，雷電發生時電力線路相當于架空接閃線，可防止變壓器直接遭受直接雷，不需另外裝設接閃器。

若臺架式變壓器上方無配電線路時，為防止變壓器遭受直接雷，可在電線桿上裝設接閃短桿。因變壓器面積較小，一般接閃短桿低于1m，可采用12mm的圓鋼作為接閃器。將電線桿內鋼筋與接閃短桿焊接在一起固定，若電線桿內無鋼筋可通過水泥基座固定。

2、引下線設計

可利用電線桿內的鋼筋作為引下線。若電線桿內無鋼筋需增設人工引下線。引線線采用12mm的圓鋼，制作支持卡固定于電線桿上，在地面上1.7m至地面下0.3m的一段穿pvc管保護。引下線上端與接閃短桿或鐵橫擔焊接在一起，下端與接地裝置焊接在一起，焊接處保持良好電氣連接。

3、 接地設計

因不同地方土壤電阻率不一樣，根據實際在電線桿附近敷設接地網。垂直接體可采用10mm長為2.5的鑄銅棒，每隔5m敷設一根，埋深需超過0.5m，并用水平接地體將其連接起來，水平接地體可采用50mm2銅絞線。對于100kv以下的變壓 器，沖擊接地電阻不應大于10歐姆，每臺接地點應不少于三處。變壓器金屬外殼、SPD接地端、鐵橫擔等接地需共用同一接地體。

三、臺架式變壓器高、低壓側SPD等設計方法

1、 高壓側SPD設計

在臺架式變壓器高壓側安裝三只閥型SPD，為減小引線長度，SPD緊靠變壓器安裝，其接地引線直接接到變壓器外殼，通過外殼接地共同接地。其型號的選擇根據高壓側的線路電壓進行選擇。SPD進線選擇6mm2銅導線，接地線選擇10mm2銅導線。SPD進線及接地引線盡可能的短，以減小SPD有效電壓保護水平，其安裝工藝需滿足檢測要求。

2、 低壓側SPD設計

低壓側安裝I級試驗的SPD，其每一保護模式的沖擊電流值根據：

I—雷電流，取200kA；

n—地下和架空引入的外來金屬管道和線路的總數；

m—每一線路內導體芯線的總根數；

當無法計算時取大于或等于12.5KA，電壓保護水平取大于或等于2.5KV。為減小引線長度，SPD緊靠變壓器安裝，其接地引線直接接到變壓器外殼，通過外殼接地共同接地。其型號的選擇根據高壓側的線路電壓進行選擇。SPD進線選擇6mm2銅導線，接地線選擇10mm2銅導線。SPD進線及接地引線盡可能的短，以減小SPD有效電壓保護水平，其安裝工藝需滿足檢測要求。

3、 其它保護方式設計

臺架式配電變壓器還可采取高、低壓側接地分開的保護方式，這種保護方式的接線為高壓側SPD單獨接地，低壓側不裝SPD，低壓側中性點及變壓器金屬外殼連接在一起，并與高壓側接地分開接地。

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反變換過電壓，而對正變換過電壓，研究表明，若對低壓側接地體進行適當的處理，就可以消除正變換過電壓。

該保護方式簡單、經濟，但對低壓側接地電阻要求較高。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反變換過電壓；在配電變壓器內部安裝金屬氧化物SPD等等。

四、不同雷區的防雷保護措施

通過以上分析，各種防雷保護措施各有其特點，各地應根據雷暴日雷電活動強度來合理選擇適當的防雷保護措施。

（1）在少雷區，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SPD的方式。

（2）在中雷區，推薦采用配電變壓器高、低壓側均裝設SPD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SPD單獨接地，低壓側SPD、低壓側中性點及變壓器金屬外殼連接在一起的分開接地。

（4）在強雷區，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，應根據技術經濟比較，在配電變壓器鐵心上加裝平衡繞組（即采用新型防雷SPD），或在配電變壓器內部安裝金屬氧化物SPD。

五、總結

SPD要按規范要求定期進行絕緣電阻、工頻放電電壓試驗，對不符合和有缺陷的SPD進行更換。對接閃器、引下線、接地裝置要定期巡視檢修。雷雨季節前要清掃瓷體，緊固接頭，損壞部位立即更換。

臺架式配電變壓器雷電防護是一項復雜的工程，臺架式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和實際情況又不盡相同。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。

參考文獻：

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