雷擊配電變壓器事故分析及防雷措施研究

王昌武 趙天奇

（國網(wǎng)江蘇省電力有限公司泗洪縣供電分公司，江蘇 宿遷 223900）

南方大部分地區(qū)由于地勢、氣候等原因，經(jīng)常出現(xiàn)暴雨、雷電等自然現(xiàn)象，配電線路網(wǎng)內(nèi)部配置容易遭到雷擊的損害，繼而實(shí)現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換的變壓器無法正常工作。發(fā)電廠、供電基站只能采取切斷電路、停止電壓供應(yīng)等措施，以保障居民的生活安全。盡管少數(shù)地區(qū)安裝避雷針，但還是不能完全避免雷擊下高電流電壓帶來的危害。此外，在經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的形勢下，電線桿、供電箱等電力建筑分布密集，有的甚至靠近居民住所，明顯增加了雷擊事故的可能性。

一、配電變壓器雷電事故的原因分析

（一）避雷設(shè)備缺乏

眾所周知，避雷針、避雷器等有效設(shè)備市場價(jià)格較高，大多數(shù)都由個(gè)人企業(yè)或政府部門訂購安裝，普通民眾在有限的經(jīng)濟(jì)條件下，一般不會購入使用。并且，鄉(xiāng)鎮(zhèn)等政府部門考慮到耗費(fèi)成本等因素，只在少數(shù)輸電線路密集的區(qū)域安裝避雷設(shè)備。這就導(dǎo)致了大部分配電線路網(wǎng)是處于無避雷措施的狀態(tài)，在雷雨等惡劣天氣條件下，其電能的傳輸運(yùn)送容易受到干擾，進(jìn)而出現(xiàn)摧毀電路系統(tǒng)的現(xiàn)象。

（二）配電變壓器的自身特點(diǎn)

現(xiàn)階段使用的配電變壓器性能和質(zhì)量不夠完善先進(jìn)，在生活中大規(guī)模應(yīng)用時(shí)，常常出現(xiàn)接地電阻損害的現(xiàn)象，繼而引起變壓器的功能嚴(yán)重受損[1]。主要原因是電網(wǎng)工作人員在安裝配電變壓器時(shí)，因操作不當(dāng)，未將接電線路順利連入地下，致使多數(shù)電線裸露于地表，接地電阻也與變壓器所提供的電壓不匹配，容易引發(fā)雷電事故。

二、雷擊引起的電力系統(tǒng)損害

（一）雷擊現(xiàn)象的概述

夏季，雷擊暴雨狂風(fēng)等現(xiàn)象比較常見，其中雷擊造成的不良影響最嚴(yán)重。在生活中，存在多種引起雷擊現(xiàn)象的不良因素如空氣灰塵，污染氣體等均會增加其發(fā)生的可能性[2]。雷擊現(xiàn)象發(fā)生的主要原理包括兩個(gè)方面，一種是在惡劣的天氣條件下，空中的帶電云層與地面上某一帶電點(diǎn)短時(shí)間內(nèi)發(fā)生猛烈電力聯(lián)合，進(jìn)而迸發(fā)出巨大能量，迅速產(chǎn)生電閃雷鳴現(xiàn)象。另一種是在多種靜電因素引起的情況下，帶電云層通過傳遞致電等特點(diǎn)，導(dǎo)致地面上某一點(diǎn)帶有一種電荷。當(dāng)兩者電荷撞擊后，帶電云層轉(zhuǎn)移至其他區(qū)域，而局部區(qū)域的多個(gè)帶電點(diǎn)，會在相互吸引的趨勢下發(fā)生聚集碰撞現(xiàn)象，導(dǎo)致雷電現(xiàn)象再次發(fā)生。

（二）供電系統(tǒng)的主要危害

雷擊能在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生高電壓和高電流，其具有以下特點(diǎn)，第一是放電速度極快，數(shù)分鐘內(nèi)能產(chǎn)生高負(fù)荷的電能[3]。第二是電流值不穩(wěn)定，可迅速上升到達(dá)峰值，往往處于波動狀態(tài)。第三是釋放出的電壓持續(xù)處于高峰狀態(tài)，通常是正常電壓的幾十倍。由于這些自身特征的影響，雷電現(xiàn)象易造成配電器、電路系統(tǒng)、配電網(wǎng)絡(luò)的損害。

在供電系統(tǒng)危害領(lǐng)域，首先是在雷擊的電磁波效應(yīng)下，一些依靠電能運(yùn)作的家用電器設(shè)備如電視機(jī)、電腦等發(fā)生斷路故障，不能運(yùn)轉(zhuǎn)工作。往往是因?yàn)殡姎庠O(shè)備中具有電磁轉(zhuǎn)換器，由磁場和電場雙重能量供應(yīng)，而雷電現(xiàn)象的高電壓電流會引起其內(nèi)部的電磁轉(zhuǎn)換紊亂現(xiàn)象，頻率、功率的不匹配會使得設(shè)備失效。當(dāng)直流電擊現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，地面上多個(gè)帶電點(diǎn)的電壓聯(lián)通，極易發(fā)生碰撞起電，位于其周圍區(qū)域的配電線路、變換器會在電力能量的沖擊下，徹底被擊毀崩潰。最重要的是在雷電天氣下，信號傳輸塔、電能變換器等多處于地勢較高的地方，且自身所帶的電能較多，不僅會使受到雷擊的風(fēng)險(xiǎn)增加，并且雷電閃過時(shí)，產(chǎn)生的大量熱能，易燒毀電路設(shè)備，甚至?xí)霈F(xiàn)火災(zāi)。因此，雷擊可引起多種電力系統(tǒng)的損害，易發(fā)生多種電路故障的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響能源的利用和發(fā)展。

三、配電變壓器的防雷措施

（一）合理設(shè)置配電變壓器的位置

據(jù)相關(guān)資料顯示，配電變壓器安裝的具體位置是造成雷電事故發(fā)生的一大因素，處于高處，電桿密集處的配電變壓器會明顯提高不良事件的風(fēng)險(xiǎn)。因此，電網(wǎng)的技術(shù)人員應(yīng)測量地勢指標(biāo)，結(jié)合地理?xiàng)l件等因素，合理安排配電變壓器的位置，避免多個(gè)變壓器位置過近，以免發(fā)生二次電路事故。另外，盡量減少電桿上出現(xiàn)多種不同類型的電線，它們所需的電流電壓往往不同，配電變壓器的工作風(fēng)險(xiǎn)會加大。

（二）正確安裝避雷器

為保護(hù)線路中的配電變壓器不受到雷擊的侵害，技術(shù)人員應(yīng)正確安裝避雷器，須將避雷器分別安裝在變壓器的兩側(cè)。這樣既可以避免變壓器的高壓端受到雷電的損害，又可以起到儲存少量變壓器低壓端的殘存電壓，以防止過高的電壓擊穿變壓器內(nèi)部配置。

（三）改進(jìn)配電變壓器地接地裝置

當(dāng)運(yùn)用配電變壓器時(shí)，需要將其電線一端接入地下。而許多工作人員由于不熟悉接地操作，且對相關(guān)配置不了解，容易造成接地不良，從而誘發(fā)雷擊事故。所以，技術(shù)人員需完善改進(jìn)配電變壓器地接地裝置，設(shè)置多種簡單易行地接地方式的線路，更好地適應(yīng)地勢條件，方便工作人員的使用。

四、結(jié)束語

綜上所述，配電變壓器在電路系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，也是實(shí)現(xiàn)通電線路中，高低電壓轉(zhuǎn)換的重要保障。然而，不合理的安裝配電變壓器后容易引起雷電事故，造成變壓器失效、電路損害，影響人們的正常生活。因此，相關(guān)部門需要根據(jù)雷電事故的特點(diǎn)，采取多種避雷措施，并在此基礎(chǔ)上，逐步改進(jìn)完善現(xiàn)有的配電變壓器，以最大化地降低雷電事故的風(fēng)險(xiǎn)。