配电变压器雷击分析与防雷措施探讨.docx

配电变压器雷击分析与防雷措施探讨摘要：配电变压器是电力系统运行中重要的电力设备多种因素的综合作用使其易遭受雷击而发生故障因此电力设计和运行部门一直将配电变压器的防雷性能研究放在首位。文章对雷电压（流）的形成以及配电变压器易遭受的雷击类型、特征和危害进行了探讨并在此基础上提出了配电变压器的防雷措施以期促进电网的健康稳定运行。关键词：配电变压器；雷击；防雷措施；电力系统；电力设备文献标识码：A中图分类号：TM403文章编号：1009-2374（2015）35-0117-03DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.35.058雷电是在强烈的对流天气下发生于云层间、云层与大地间的短时间的放电现象。云层与大地间的放电容易袭击有一定高度的建筑物、带电设施、人或动物。而在整个供电网络中容易受到雷电袭击的电力设备中就有配电变压器并且雷击还会造成大面积的停电事故给工农业生产和人们的日常生活造成影响。随着电力事业的发展供电网络面积越来越大从而配电变压器受到雷击的可能性也相应增加。减少配电变压器遭受雷击的几率保证电网的安全稳定运行首先就需要甄别雷击的类型以及形成的过程等并结合配电变压器的结构与连接方式综合考虑来筛选具体的防雷措施。1雷击给供电网络带来的危害1.1雷击的形成雷雨天云层与大地间的放电一定概率会选择一定高度的建筑物、电力设备等形成通道从而产生雷击。一般情况下一次雷击并不能完全释放雷云中的云电负荷一般情况下会有3～4次云层放电甚至更多。雷击主要是有预放电、主放电以及余辉放电三个发展过程。在主放电阶段放电的时间不到1秒产生的雷电流强度大是配电变压器雷击事故的主要原因。三个过程的雷电流变化如图1所示：1.2雷击的特征与类型雷电所产生的电压远远超过日常生活中的电压其特征表现在以下三个方面：（1）放电速度极快通常不超过60μs；（2）电流冲击会达到几万甚至是几十万安培变化的幅度较大；（3）具有高峰值通常可达到几亿伏特。雷击的这些特点可对供电网络中的配电变压器造成极大的损害。雷击在产生过程中会带来电效应、热效应以及机械效应并且这些效应可衍生出变化的电磁场与电磁辐射效应。从化供电局的统计数据显示近年来发生的配电变压器雷击故障一般有两种类型：直接雷击、感应雷击。直接雷击是带电雷云直接对配电变压器进行放电；感应雷击是发生在直接雷击之后由静电感应和电磁感应造成的。后者是损坏配电变压器的主要雷击类型。1.3雷击对供电网络的危害供电网络中配电系统的绝缘水平较低通常没有直接的防雷设备。当雷击中配电系统中的导线时在电磁感应的影响下会出现更高的故障电压对系统造成损害。另外雷击还会因为电网线路的耦合以及雷电压转移到系统其他电力设施上从而造成更大的损害。2造成配电变压器遭受雷击故障的原因配电变压器雷击故障一般是因为配电系统在遭受雷击情况下产生的正、逆变换过电压造成的并且逆变电压带来的事故更多。2.1正变换过电压配电变压器低电压线路遭受雷击时雷电波从低压线入侵产生冲击电流过程如图2所示：2.2逆变换过电压配电变压器高电压线路遭受雷击时入侵雷电流经过高压线路中避雷器流入大地雷电流通过接地电阻而产生压降压降在变压器低压绕组中性点上产生作用同时还会使三相绕组上的电压上升。并且雷击在低压绕组中产生的磁通会使高压绕组按线圈匝数比感应出较大的脉电势。这些三相脉冲电势的方向、大小相同。具体的运行过程可如图3所示：“正、逆变换”过电压主要是因为：（1）没有将配电变压器装设在适当的位置增加了其遭受雷击的风险；（2）避雷器组在使用之前没有进行试验而且没有对损坏后的避雷器进行检查替换；（3）避雷器的地线安装没有达到相关标准导致雷电电流没有彻底泄入大地加大了损害程度；（4）接地电阻的阻值过大等方面的原因。3配电变压器接线方式与雷害间的关系3.1在高压侧安装避雷器的接地方式只在配电变压器高压侧安装避雷器的防雷保护接线有两种形式：第一种是使用避雷器单独接地的形式如图4所示在这种接地方式中过电压=避雷器残压Uc+雷电经过接地电阻产生的压降IR过电压在高压绕组上发生作用。可见这种接地方式可能会损坏配电变压器的绝缘因此该方式存在明显的不合理性。另一种形式就是三点共同接地如图5所示。高压侧安装的避雷器接地线、低压侧中性点和变压器金属外壳三点连接共同接地。这种形式较第一种形式虽然降低了高压侧绕组压降的危害但上述“正、逆变换”过程中产生的过电压依旧存在。3.2在双侧安装避雷器的三点一地方式经过众多的实践经验表明