10 kV配电变压器的雷电防护探究

10 kV配电变压器的雷电防护探究

刘成超

新疆中泰特种电力设备有限公司     新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市    830000

摘要：配电变压器的安全性与整个配电系统的运行状况密切相关。在配电网络中，变压器绝缘水平较低，可直接增加雷击损坏风险，给配电系统稳定性造成威胁。既往运维经验表明，在绝缘配置不足的情况下，即便是按照已有的规程，做好雷电防护，雷击仍然能够给变压器与配电网络带来严重危害。本文重点研究10kV配电变压器的雷电防护，提出可限制雷电过电压水平的技术措施，以供参考。

关键词：配电变压器；雷电过电压；防护技术

引言

一般情况下，雷电会发生在强对流天气下，是云层之间以及云层和大地之间形成的瞬时放电现象，会对建筑物、带电设备、动物、人类等造成伤害。配电变压器相比其他构件更容易受到雷击，从而造成线路频繁跳闸，进而对整个电力系统产生影响。随着社会经济迅猛发展，电力负荷也随之增加，人们对配电网运行的可靠性要求更高。因此，必须不断提升配电变压器的雷电防护水平，以确保配电网的稳定性。

1配电变压器防雷保护现状分析

根据DL/T 620 - 1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》规定可知10/0.4 kV 配电变压器7，其高低压侧在靠近变压器处装设防雷避雷器，以确保配电变压器的正常运行[1]。安装避雷器的具体要求如下：

1）避雷器应安装在高压熔断器与变压器间。

2）避雷器接地下引线应采用“三位一体”的接地方法，即避雷器接地下引线﹑配电变压器金属外壳与低压侧中性点3点连接在一起，然后共同与接地装置相连。

3）在多雷区，变压器低压侧出线处应安装一组低压避雷器。其中高压熔断器的熔断电流一般为50 A ~100 A，配电变压器高低压侧均安装避雷器。

1 我国10kV配电线路雷电防护影响因素

1.1环境因素

架空配电线路分布广泛且结构较为复杂。如果配电线路受到雷电侵袭，配电线路的电压也会受到影响，给配电线路带来不良危害。从环境因素入手，如果配电线路分布在城区，线路附近会存在较多的树木和建筑物，线路杆塔平均高度在10 m左右，树木和其他建筑物的高度通常不会超过线路杆塔高度。由于树木和其他建筑物的防雷保护作用，促使雷电侵袭不会直接作用于配电网，线路直接遭受雷电放电的概率较低，线路多数雷电过电压故障为感应雷过电压。针对这一问题，要从线路的实际情况出发，从阻挡感应雷过电压角度入手开展防雷保护工作，例如，将避雷器设置在合适的位置，以降低跳闸率。如果线路处于河谷或山地等容易受到雷击的区域，与城市相比，由于周围缺少植物或建筑物，不能起到屏蔽作用，线路被雷击的概率更高。因此，应采取综合性措施，从多角度入手解决问题，提升防雷保护能力。

2.2土壤电阻率和杆塔接地电阻因素

一般情况下，土壤电阻率与杆塔的接地电阻呈正相关，即土壤电阻率越高，杆塔的接地电阻会越大，进而影响线路的防雷保护效果。在实际工作中，对于土壤电阻率过大，同时杆塔接地电阻不能满足防雷保护要求的区域，需要从项目的实际情况出发，采取有针对性的措施，降低土壤电阻率、减小杆塔接地电阻[2]。

2.3 接地引下线因素

接地引下线也会对配电线路的雷电防护产生影响。首先，接地引下线的长度会对雷电泄流产生影响。如果接地引下线长度过短，可能会出现接地引下线不能承受电流的情况，影响配电线路的正常运转。其次，部分接地引下线没有卡子固定或卡子固定不牢，导致接地引下线不牢固，风吹日晒等环境因素也会造成接地引下线不牢固。当受到雷电侵袭时，接地引下线很可能因极高的冲击电流从土中拔起，产生不良影响。

3.10KV配电变压器的雷电防护措施

3.1加装避雷器

在10KV 配电变压器防雷保护中，高压一侧需要安装避雷器，其安装位置需要靠近变压器，这样的安装方式能够成为一种相对较高的雷电防护措施。从实际效果来看，这一防护措施并未显著降低变压器的雷击风险。在现有措施防护效果并不理想的情况下，部分学者开始围绕防护技术改进，进行了一系列的仿真实验，提出了更加可靠的防护措施，加装避雷器便是其中之一。由仿真实验的结果可知，高压侧安装避雷器，可通过钳制电位保护安装处的绝缘；再于低压侧加装避雷器，可对原本防护措施的绝缘薄弱点起到一定的保护作用。避雷器的安装方式，为了避免残压叠加与压降问题，避雷器的两端需要分别与变压器外壳、低压套管抽头连接，并形成“四点一体”的连接形式。

3.2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，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。

3.3线圈绝缘性能和材料性能的保护

在10KV配电变压器雷电防护过程中，短路故障的处理，需要相关技术人员去保证线圈绝缘配件的绝缘性能，在优化对其性能的相关测试中，要避免内部出现漏电或者是连电等相关问题的出现，这样能够在一定程度上去促进变压器设备的正常稳定运行，从而直接提升整个电力系统运行的稳定性和安全性。并且在实际安装过程中必须要使用较高要求的材料，并且还需要注意变压器的安装位置，必须要在干燥的地方，这样能够保证变压器的使用寿命。在10KV配电变压器材料性能方面的保护主要说的是，在处理配电变压器雷电短路故障过程中，必须要注重绕组的材料以及相关的性能使用，在变压器绕组材料的实际选择过程中必须要结合变压器的各项参数数据的实际情况，这样能够让配电变压器的整体机构更为协调，并且还能够保证其科学合理的运行[3]。

3.4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。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

针对10 kV配电变压器采取防雷措施对于电力系统稳定运行有非常重要的作用。10 kV配电变压器雷电防护不是一蹴而就的，需要各方共同努力，通过运用新材料、正确安装避雷器、严格审查10 kV配电变压器设备、科学设置接地引下线、优化防绕击避雷针的设计和结构以及提高线路绝缘水平等措施，不断提升 10 kV配电变压器雷电防护水平，确保整体配电线路的稳定性。

参考文献

[1]袁露，叶静瑞.10 kV配电变压器的雷电防护探究[J].通讯世界，2024，31(06)：109-111.

[2]陈延君，徐宏坤，宁本全，等.10kV配电变压器的雷电防护[J].化学工程与装备，2021(07)：211-212.

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