10kV配电变压器的雷电防护措施

10kV配电变压器的雷电防护措施

甘龙

湛江市龙源电力科技有限公司 广东 湛江 524000

摘要：在电力系统中，配电变压器承担着电能转换的重要责任，一旦其发生损坏，电力系统供电将被迫中断。分析配电变压器损坏的主要原因，绝缘保护配置水平在一定程度上决定了配电变压器的安全性，当发生雷击，会在内部形成配电变压器难以承受的过电压，导致设备损坏。从我国配电网建设基本情况来看，配电网的敷设面积相对较大，考虑到经济成本，配电网沿线一般没有专设避雷线，且配电网的绝缘水平较低，这直接增加了雷击风险与雷电过电压的危害。

关键词：10kV配电；变压器；雷电防护

1.我国10kV配电线路防雷影响因素

1.1.环境因素

架空配电线路分布广泛，结构复杂，线路遭雷击时，其雷电过电压类型将受到外界的环境因素影响。对于主要分布在城区的这些架空配电系统线路，线路附近大多可能存在线路树木或其他建筑物，线路平均杆塔高度约设定为10m，树木和其他建筑物的高度将不会超过其他线路或桥杆塔高度，由于线路树木和其他建筑物的雷电屏蔽保护作用，雷电一般上都不会直接接触击中这些架空电力输电系统线路或桥的杆塔，线路上遭受直接冲击雷电力作用的放电概率相对较小，一般由于雷击而放电引起的线路故障大多可能是雷电感应器的雷电超过电压所导致造成。这一情况下，必须要立足于阻挡感应雷过电压的层面入手来开展防雷保护工作，例如可以在合适的位置设置避雷器，有助于减小跳闸率。如果架空线路处于容易受到雷击的区域，例如在河谷或者山地等区域中，相比于城市区域而言，线路落雷的几率更高，原因就在于其周边环境中很少存在植物或是建筑物能够产生屏蔽作用，基于感应雷过电压，可以采取综合性的措施，例如强化线路绝缘，设置避雷线等办法，均能够有效提升防雷保护能力。

1.2.土壤电阻率和杆塔接地电阻

配电站的架空传输线路沿线杆塔土壤接地电阻和功率将不会影响接地感应电阻雷达通过电压的最大幅值，另外，杆塔的土壤接地感应电阻也可能会直接受到沿线土壤接地电阻和功率的很大影响。通常，土壤电阻率越大，杆塔的接地电阻变大，从而影响线路防雷保护效果。对于土壤电阻率过大，杆塔接地电阻不能满足防雷保护要求的区域，需要采取相应措施降低土壤电阻率，减小杆塔接地电阻。

1.3.接地引下线的问题

首先，长度相对过短，在配电变压器的配电防护中没有起到泄流的效果，这样会让引下线所承受的电流增大，从而导致安全事故发生。其次就是，引下线结构不稳定，有部分没有没卡子固定，并且因为受到长时间的风吹日晒会让引下线出现松动，在收到雷击时，雷电的冲击电流也会直接导致没有被卡子固定的接地引下线从土表中拔起，严重的还会导致人的生命安全问题出现^[1]。最后是接地引下线因为没有得到合理的防腐技术处理，在长时间的低温高温天气过程中，会导致引下线的绝缘表层受到损伤，从而让其使用寿命缩短，与此同时因为接地引下线表层出现的损伤会导致其泄流功能和导流功能的失效，引发安全事故出现。

1.4.避雷器安装点不合理

10KV配电低压一侧没有安装相应的避雷器来对其进行保护，此问题的出现会产生正和逆变换过的电压，从而直接导致配变的绝缘出现破损。还有就是在电力用户的进线侧面也没有安装防雷的相关保护装置，若是当用户内部出现电流短路故障时，尤其是那些高压电用户，其故障情况会发生改变，严重的还会导致配变故障，从而影响到大面积的配网停电。

2.我国10kV配电变压器的雷电防护措施

2.1.避雷器保护分析

对于三相供电系统而言，在三相导线内同时存在感应雷过电压，并且其幅值以及波形特征基本是一致的。就此情形下，在感应雷过电压的作用下，很大几率出现三相同时对地闪络的问题。仿真结果表明，安装线路避雷器后，在感应雷作用下，架空线路沿线过电压水平主要由避雷器的安装密度和杆塔接地电阻决定。杆塔线路接地时的电阻越大，线路保护避雷器的线路保护避雷范围越小，为了能够取得较好的线路保护避雷效果，需要增加避雷器的安装密度。在设置避雷器时需要考虑到对杆塔接地电阻大小，二者应该保持正相关的关系，即安装密度应该随着接地电阻的增大而合理增大。另外，在利用绝缘导线的情况下也需要适当降低安装密度。

2.2.提高线路绝缘水平

为了有效地解决雷击线路跳闸问题，可以采用加强线路绝缘的方式，这种方式的应用效果比较明显，广泛应用到了实际工程领域中。从具体实施上来看有两个方面，其一是提高绝缘子数量；其二是利用架空绝缘导线、瓷横担等方式直接替换裸导线。相同条件线路雷击绝缘能力水平相同条件下，采用瓷横担可以有效率地降低不同线路受到雷击导致跳闸的概率^[2]。提高输电线路的裸绝缘技术水平，可以提高线路在直击雷和感应雷过电压下的防雷性能。参照有关仿真实验数据结果，增强绝缘性，有助于改善在两种过电压情况下的防雷效果。受到雷电过电压的影响，耐雷水平与绝缘子片数存在正相关的关系，在建弧率降低之后有助于减小跳闸事故的发生。研究表明，绝缘子内片的数量直接影响到线路性能高低，一般可以通过线性关系进行描述，增加绝缘子有助于达到更高的耐雷水平，可以将跳闸率控制在较低的水平。

2.3.科学的设置接地引下线

10KV配电变压器的外壳和避雷器之间的引下线长度需要缩短，不然会导致电压降增加。在当避雷器和电压降因为雷击而出现的电流叠加时，会给配电变压器绝缘造成损伤。除此之外，还需要相关人员对接地引下线进行卡子的固定，这样能够保障接地引下线深扎在土壤中，结构稳定^[3]。与此同时，还需要针对接地极与接地引下线做好防腐蚀的技术处理，并强化接地极和接地引下线的表层抗腐蚀能力，这样既能够保障接地引下线的使用寿命，又能够让其泄流和导流的效果更稳定。

2.4.防绕击避雷针的设计和结构

防绕击避雷针的设计能够最大限度地满足雷击电气的特征，在一定程度上还充分考虑到了架空电路中所需要的相关机械性能，这样能够降低电流绕击率。在某种程度上安装在架空线路中所需要的架空地线中，对架空地线所需要的流通能力和握力都具有一定的扭转能力，因为防绕击避雷针是一种特殊的金具，其要保证相应的长度针杆，要在针杆上设置一个平衡重球，这样能够保持其平衡性^[4]。为了满足架空输电线路的性能，需要让防绕击避雷针有足够的握力，这样能够让其在不去破坏地线的情况下，设计人员可以充分地应用避雷针这种特殊的金具，这样也能够让其自身的质量具有不均匀抗覆冰的能力，从而保证避雷针的实际效果。

结束语：

总之，10KV配电变压器的雷电防护是极为重要的，因为其是保护周围电力系统的安全运行关键所在，因此在雷电防护过程中所出现的问题，需要相关人员对此进行深入的研究，并从中对问题进行排查，这样能够保障雷电防护的作用得到体现。所以，要想保障10KV配电变压器的雷电防护，就需要对其进行相应的优化与完善，对隐患给予解决，只有这样才能够保障10KV配电变压器受到雷电时，降低事故发生概率，保障配电网的安全运行。

参考文献：

[1]李志博,刘文洵,舒凯.配电变压器雷害事故分析与防雷保护措施研究[J].科技创新与应用,2020(24):117-118.

[2]汪佛池,杨磊,周若琪,张鹏,沈海滨,律方成.10kV配电变压器雷电防护的研究[J].电瓷避雷器,2019(05):118-123+132.

[3]冯永健.10kV配电变压器雷击故障原因分析及防雷改造措施[J].技术与市场,2018,25(12):119+121.

[4]王筱楠.配电变压器受雷击损害分析及防雷措施研究[J].技术与市场,2017,24(12):169+171.