農村配電變壓器的防雷技術

雷擊損壞配變過去單純認為是雷電波進入高壓繞組引起，實際上這種認識帶有程度的片面性。理論分析和實際試驗表明：配變雷害事故的主要原因是由于配電系統遭受雷害時的“正反變換”的過電壓引起，而反變換過電壓損壞事故尤甚。現就正反變換過電壓發展過程進行分析，討論配變的防雷保護。
　　
　　1、正反變換過電壓
　　
　　1.1 正變換過電壓當低壓側線路遭受雷擊時，雷擊電流侵入低壓繞組經中性點接地裝置入地，接地電流Ijd在接地電阻Rjd上產生壓降。這個壓降使得低壓側中性點電位急劇升高。它疊加在低壓繞組出現過電壓，危及低壓繞組。同時，這個電壓通過高低壓繞組的電磁感應按變比升高至高壓側，與高壓繞組的相電壓疊加，致使高壓繞組出現危險的過電壓。這種由于低壓繞組遭受雷擊過電壓，通過電磁感應變換到高壓側，引起高壓繞組過電壓的現象叫“正變換”過電壓。
　　1.2 反變換過電壓當高壓側線路遭受雷擊時，雷電流通過高壓側避雷器放電入地，接地電流Ijd在接地電阻Rjd上產生壓降。這個壓降作用在低壓側中性點上，而低壓側出線此時相當于經電阻接地，因此，電壓絕大部分加在低壓繞組上了。又經電磁感應，這個壓降以變比升高至高壓側，并疊加于高壓繞組的相電壓上，致使高壓繞組出現過電壓而導致擊穿事故。這種由于高壓側遭受雷擊，作用于低壓側，通過電磁感應又變換到高壓側，引起高壓繞組過電壓的現象叫“反變換過電壓”。
　　
　　2、變壓器不同接線對正反變換過電壓的影響
　　
　　2.1 Yzn11接線。當低壓側線路落雷時，雷電流進入低壓側的兩個“半繞組”中，大小相等，方向相反，在每個鐵心柱上的磁通正好互相抵消，因而也就不會在高壓繞組中產生正變換過電壓。在高壓側線路落雷時，實際上由于變壓器結構和漏磁等原因引起磁路不對稱，因而磁通不可能*抵消，正反變換過電壓仍然存在，但是較小，可認為有較好的防雷作用。
　　2.2 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：①正常時能保持各相電壓不變，同時能提供380/220V兩種不同的電壓以滿足用戶要求；②發生單相接地短路時，可避免另兩相電壓的升高；③可避免高壓竄入低壓側的危險。因此，配電網中幾乎所有配變均采用此種接法。
　　
　　3、Yyn0接線配變的防雷保護
　　
　　3.1 高壓側裝設避雷器以防止雷擊過電壓。
　　3．1．1 在配變高壓側裝設避雷器，能有效防止高壓側線路落雷時雷電波襲入而損壞配變，工程中常在配變高壓側裝設FS—10閥型避雷器。
　　3．1．2 高壓側裝設避雷器后。避雷器接地線應與變壓器外殼以及低壓側中性點連接后共同接地，以充分發揮避雷器限壓作用和防止逆閃絡。
　　
　　3.2 低壓側裝設避雷器以限制正變換過電壓。
　　
　　對于Yyn0配變，即使高壓側裝有避雷器，仍然不可避免來自高壓側進行波的反變換或來自低壓側進行波的正變換過電壓。當低壓側裝設一組避雷器后，正反變換過電壓就可以受到限制。
　　用正反變換過電壓理論分析。產生正反變換過電壓是由于低壓繞組過電壓引起。因此，只要設法限制低壓繞組過電壓的幅值，正反變換過電壓就可得到限制。低壓側裝設避雷器就是用來限制低壓繞組過電壓的幅值，有了低壓避雷器，正反變換過電壓也就得到有效的抑制，從而也就可以保護高壓繞組。
　　
　　4、安裝避雷器的具體要求
　　
　　4.1 正確的防雷接線如圖1所示。
　　4.2 變壓器應安裝在高壓熔斷器與變壓器之間。
　　4.3 避雷器防雷接地引下線采用“三位一體”的接地方法。即避雷器接地引下線、配電變壓器金屬外殼與低壓側中性點這三點連在一起，然后共同與接地裝置相連接。
　　4.4 在多雷區、在變壓器低壓側出線出處應安裝一組低壓避雷器。
　　
　　5、接地裝置的安裝
　　
　　接地裝置安裝質量的好壞決定了為配電變壓器的防雷裝置是否起到良好的保護作用的關鍵，因此接地可靠，符合技術規范，才能很好地起分流作用，才能保護變壓器。
　　5.1 高低壓側避雷器接地線、配變外殼和低壓側中性點應連接在一起共同接地（中性點不接地運行時，在中性點對地加裝擊穿保險器）
　　5.2 接地電阻應滿足規程要求，對于100kVA以上的配變，Rjd≤4Ω；重復接地每臺不少于三處，每處Rjd≤10Ω。②對于100kVA及以下的配變，Rjd≤10Ω；重復接地每臺不少于三處，每處Rjd≤30Ω。
　　5.3 避雷器接地引下線（即與配變外殼間的連線）越短越好。因為，即使0.6m長的接地線，其電感L約為1mH，在不大的雷電波陡度di/dt=10kA/μs時，接地線上的壓降也達Ldi/dt≈10kV這樣不小的數值。它和避雷器殘壓疊加作用在配變絕緣上，也將大大加劇破壞性。為此，對于高壓側，避雷器應裝于高壓跌落式熔斷器的下端。這樣不僅能減少接地引線的長度，也給避雷器安裝預試帶來方便（取下跌落式熔斷器，做好安全措施即可進行，不會影響高壓線路運行）；其次當避雷器質量不良，放電不能熄弧時工頻續流使高壓跌落式熔斷器熔斷，熔管自動跌落，可避免因此造成對高壓線路供電的影響，減少線路的跳閘率。
　　
　　
　　由以上分析可見，配變低壓側加裝避雷器是大有必要的，這也是我們以前認識上的不足。在配電變壓器低壓側加裝避雷器，對減少事故跳閘率，提高供電可靠性，具有重要的意義。因此，搞好農村配變的防雷保護不僅有直接的經濟效益，還有很大的社會效益。