山區(qū)雷擊配電變壓器事故原因分析及措施探究

司徒國任

摘 要：山區(qū)環(huán)境下，配電變壓器容易遭受雷擊，雷擊故障的成因源自多方面，老式避雷器、變壓器接地模式不合理等。要想積極地解除故障就必須明確故障原因，并積極地采取措施來解除故障，維護配變安全。本文分析了山區(qū)雷擊配變故障的成因，并針對性地提出了解決對策。

關(guān)鍵詞：山區(qū)雷擊；配電變壓器；事故成因；解決措施

中圖分類號：TM73 文獻標識碼：A

配電變壓器作為整個電力系統(tǒng)內(nèi)部必不可少的設(shè)備，配變能否安全運行關(guān)系到整個配網(wǎng)系統(tǒng)的安全，變壓器缺少防雷保護，雷擊故障時有發(fā)生，從而導(dǎo)致了嚴重的配變事故，必須加強山區(qū)配變雷擊故障的深入分析，找到雷擊故障的深層次原因，并采取針對性的解決對策與防范措施。

一、山區(qū)雷擊配電變壓器事故原因分析

1.正逆變換過電壓

配網(wǎng)系統(tǒng)變壓器線路在雷電襲擊下，雷電開始自低壓端襲擊，會出現(xiàn)沖擊性電流，具體如圖1所示。

相反，如果高壓端遇到雷電襲擊，雷電流能夠途徑接地電阻逐步出現(xiàn)壓降，該壓降直接施加在低壓繞組中性點，并對應(yīng)提高三相繞組的電壓，從而帶來雷擊事故，如圖2所示。

正逆變換過電壓的形成通常有以下原因：配變的配設(shè)部位不合理，使得更易被雷電襲擊，避雷器組局部功能存在問題，以及其地線配設(shè)尚未達標，使得電流無法安全接地，或者接地電阻阻值超出規(guī)定標準等。

從根源上分析正反變換過電壓的產(chǎn)生源自低壓繞組過電壓，對此必須控制其幅值，以此來控制正反變換過電壓，也可以通過配設(shè)避雷器來達到此目標。

2.配變接地方式的影響

按照相關(guān)的技術(shù)規(guī)程與規(guī)定，應(yīng)該將避雷器設(shè)置于配變高壓端，從而確保其接地線、變壓器低壓端的中性點同其金屬外殼同步連接最終接地，從而使得即便雷電襲擊避雷器順著接地線排向大地，由于變壓器、中性點以及避雷器等處于相同位置，有著同樣的電位，變壓器主絕緣無須承擔過大的壓降。然而，現(xiàn)實中的配變接地與防雷設(shè)備接地往往獨立運行，各自順著兩條接地線接地。這一接線模式勢必會帶來安全隱患，例如：如果雷電從變壓器高壓端侵入，高壓端電壓會從3部分累積來襲，如下公式：

這3部分電壓分別為：ure——避雷器運行后的殘壓，L——避雷器接地引線的等效電感，i——雷電流。

與此相對應(yīng)的低壓側(cè)電壓U2=iR，將U1和U2做差，從而能得出由于雷電較大，可能導(dǎo)致經(jīng)過避雷器的殘壓也對應(yīng)變大，從而導(dǎo)致中性點擊穿問題。

3.避雷器接地線受破壞

接地線是避雷器必不可少的保護性線路，該線路能夠支持電流的釋放，從而保護避雷器安全，然而現(xiàn)實中的避雷器接地線常出現(xiàn)被盜、受損等問題，從而使得避雷器不再有接地線發(fā)揮保護功能，意味著避雷器無法正常運行，也就無法發(fā)揮保護功能，配變運行也將受到威脅。

二、山區(qū)雷擊配電變壓器故障的應(yīng)對措施

1.選擇新型避雷器

要及時更新避雷器，選擇氧化鋅避雷器，其在實際運行中體現(xiàn)出下面優(yōu)勢：

沒有間隙，一般來說，常規(guī)電壓狀態(tài)下，氧化鋅不會受到大電流的攻擊，就不用串聯(lián)間隙，從而解除了傳統(tǒng)避雷器需要承受的困難，例如：污穢、間隙放電、電壓不穩(wěn)等。無續(xù)流，因為經(jīng)過氧化鋅的電流相對較小，這樣它具有一定的絕緣性能，解除了工頻續(xù)流問題。實踐證實氧化鋅避雷器具有更良好的保護功能，不會受到外界溫度、濕度等的影響，對于過電壓等問題有著良好的抵抗能力，整體來看氧化鋅避雷器有著更優(yōu)的避雷性能，適合安裝此避雷器。

2.調(diào)整配變防雷接地模式

將配變高壓端、低壓端避雷設(shè)備的接地線、變壓器金屬外殼、低壓端中性點等妥善鏈接，共同接地，并對應(yīng)科學(xué)選擇接線模式，在這種接線模式下，配變高壓端進線側(cè)電壓等于3項之和，它們分別是：避雷器運行之后的殘壓，接地引線的電壓，接地電阻電壓。

此時，因為調(diào)整了接線模式，變壓器中性點的電壓與其外殼的電壓達到一致，等于接地引線的電壓和電流流經(jīng)接地電阻電壓之和。那么可以將二者做差，最終得出雷電來襲時，避雷器對應(yīng)發(fā)出動作，最終的殘壓相對較低，變壓器絕緣不會受損。

3.控制避雷器與變壓器之間接線長度

一般來說，接地線有著自身的電感電壓降，用UL表示，主要采用以下公式來算出電感電壓降：

根據(jù)以上公式能夠判斷出，UL同電感電壓成正比，也就是說當接地線變長時，則其點感電壓也會上升，同避雷器的殘壓同步施加于繞組，影響到主絕緣的安全，因此，為了達到安全保護、雷電防護的目標，必須積極控制UL的值，盡可能地控制避雷器與變壓器之間的距離，而且要盡量采用短粗的接地線。

4.避雷器的選型與定期維護

配網(wǎng)系統(tǒng)所選避雷器必須具有良好的保護性能，這樣才能發(fā)揮優(yōu)勢的防雷保護功能，通常低殘壓、非線性避雷器MOA更值得選擇，優(yōu)選選擇同配網(wǎng)系統(tǒng)額定電壓相符的避雷設(shè)備，這樣才能真正發(fā)揮線路保護、防雷避雷的功能。同時，配網(wǎng)運行中也要強化對避雷設(shè)備的檢查，要定期對其進行實驗，查找其中存在的問題，并及時采取措施來克服故障，經(jīng)過不斷地測試、反復(fù)地檢查得出避雷器的運行狀態(tài)、工作模式，分析其是否存在隱患問題，及時排除隱患，并動態(tài)更新受損的避雷設(shè)備，確保其安全整潔。

此外，有必要成立專門的巡查小組，定期展開巡查，全面檢查一切與配變運行相關(guān)的設(shè)備，同時，也可以嘗試同國家安全部門建立合作關(guān)系，共同打擊非法破壞分子的不法行為，保護配變系統(tǒng)的安全，及時發(fā)現(xiàn)避雷器可能存在的故障問題，并采取措施來控制問題的出現(xiàn)。

結(jié)語

配電變壓器雷擊故障是由多種原因所導(dǎo)致，配變雷害的成因體現(xiàn)為，傳統(tǒng)閥型避雷器功能相對更差，無法發(fā)揮有效的防雷功能，配變低壓端沒有設(shè)置避雷設(shè)備，從而造成雷電對避雷器造成不良損害，同時，配電變壓器所選的接地模式相對不合理等，根據(jù)以上問題來針對性地采取措施，解決問題、解除故障，從而保護配變系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全。

參考文獻

[1]周澤存.高電壓技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，2010.

[2]馬福，湯李佳，彭厲.配電變壓器防雷問題分析[J].電瓷避雷器，2008（5）：34-37.

[3]沈慶騰，黃靜敏. 10kV配電變壓器的防雷保護作用機理及保護措施[J].科技信息，2009（35）：807-808.

[4] DL/T 620一1997，交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合[S].