10kV电力变压器防雷保护研究

10kV电力变压器防雷保护研究

发表时间：2016-08-23T15:32:24.853Z 来源：《电力设备》2016年第11期作者：刘慧袁秋霞[导读] 在各种电压等级的电网中，10 KV电网涉及的供电面积最大、线路最长。

刘慧袁秋霞

（国网山东省电力公司单县供电公司山东菏泽 274300）

摘要：10 KV电网在我国具有很大的供电面积且线路长，没有避雷线，容易受到雷害。10 KV电力变压器数量最多，雷害后直接影响供电。分析表明，雷击作用到变压器上产生的雷电过电压包括3个分量：避雷器残压、接地引下线的电压降和接地装置上的电压降。相关计算显示，10 KV避雷器放电动作时，接地装置上产生的电压降最大。在防雷保护的改造工程中，能够实施的工程措施是: 降低接地电阻，以减小接地装置上的电压降；在变压器附近的电杆上安装辅助火花间隙，以限制侵入雷电波的幅值。另外，将避雷器接地引下线与变压器外壳连接，减少避雷器引下线长度，也是重要的技术措施。

关键词:电力变压器；雷击；分析；保护措施

引言：在各种电压等级的电网中，10 KV电网涉及的供电面积最大、线路最长。在各种电压等级的电力变压器中，10 KV电力变压器数量最多，直接对用户供电。由于10 KV电网以架空线路为主，没有避雷线，暴露在旷野中，受到雷击的几率较人，如果防雷保护欠仔细，就可能造成雷雨季节中电力变压器遭受损坏，影响安全供电例如:某地区的1台10 KV电力变压器，在投运5年中连续2次发生需击损坏为了保证10 KV电力变压器的安全运行，本文对雷害原因进行了分析，探讨在防雷改造工程中能够主动采取的措施。

1、现场调查情况

对雷击损坏某地区的10 KV电力变压器进行调查现场看到，电力变压器安装在由2根10m高的圆柱形钢筋棍凝土电杆构成的平台上，变压器底部距离地面3m左右，距离变压器侧面约2m处是高

大的房屋建筑；变压器的电压等级为10/0.38 KV ,高压绕组采用星形连接，中性点不接地，低压绕组也采用星形连接，中性点直接接地；变压器的高压侧、高压侧的中性点和低压侧都安装了金属氧化物避需

器，其中高压侧的避雷器型号为 Y2W-12.7/42 ,高压侧中性点的避雷器型号为YS W-7.6/30，低压侧避雷器型号为Y1.SW-0.28/1.3所有避雷器的接地端、变压器低压侧的中性点都与外壳相连后，通过1根长度为4.3 m、直径为10 mm的铝钢绞线接地，接地装置的接地电阻经现场测试为31.5Ω，对接地极进行开挖检测，发现接地体腐蚀严重变压器高压侧10 KV架空线路的绝缘采用P-20型绝缘子，380 V三相四线低压线路采用电缆引入附近的分户电力表管理室。

2、雷害事故分析

在需电损坏变压器现场，没有见到支撑变压器的电杆顶部或侧面受到需电放电痕迹。变压器低压侧出线通过电缆连接到分户电力表管理室，不会遭受需电直击，只有沿着10 KV架空线路袭来的需电波才可能造成变压器损坏。

有2种方式在10 KV架空线路上产生需电过电压，一是直击雷，二是感应雷10 KV架空线路是一种无避雷线的架空线，当雷电直接击中导线，雷电流将一分为二沿导线流动，由于导线的波阻抗作用，在导线上形成了雷电过电压。雷云放电静电效应在线路上产生雷电感应过电压；另外，需云放电也产生强烈的脉冲磁场，磁力线与10 KV架空线路交链，在架空线路上感应出一定的电压。尽管需电流的大小具有随机性，但10 KV架空线路的绝缘耐受电压能力有限，若10 KV架空线路上的需电过电压高于绝缘子冲击放电电压，就会发生绝缘子闪络放电。

3、防雷工程改造

3.1限制入侵雷电波幅值

减小避需器放电的冲击电流，可以综合减少避雷器动作后对变压器产生的冲击过电压，为此，需要限制侵入雷电波的幅值。可在距离电力变压器253 m处的10 KV架空线路上增加1组辅助火花间隙，辅助火花间隙采用D8圆铜棒做成，试验的冲击耐受电压为35~40 KV；间隙位置朝下安装，可防止小鸟站立该处引发短路；间隙接地端的接地电阻控制在10Ω以下这是一种结构简单的避需器，它的放电电压远低于P-20型绝缘子的冲击放电电压（150KV）,可将侵入电力变压器的雷电过电压限制到没有安装辅助火花间隙的4倍以下，对变压器绝缘的威胁也就相应减小了很多。

3.2改进避雷器接地引下线

为防止10 KV架空线路上入侵的需电过电压造成电力变压器损坏，常用的避需器保护接线如图1所示。其中避需器Y1作用是防止10 KV 架空线路侵入的雷电波；避雷器Y0作用是防止高压侧三相同时入波时，中性点电位升高可能损坏中性点附近的绝缘；避需器Y2的作用是一方面防止低压侧较小的浪涌过电压；另一方面可防止低压侧过电压通过变压器绕组间的电磁变换，在高压侧产生较大的过电压。

对图1避需器的保护接线，关键是将高压侧三相避需器的接地端先与变压器外壳连接(MN)，然后再接地这样做，尽管避雷器动作后变压器外壳电位有所升高，可是接地引下线和接地极上的压降不再作用于变压器的绝缘，变压器就只承受避需器的残压作用，小于变压器的雷电冲击耐受电压(75KV )，不会造成变压器绝缘损坏改造工程中，尽量将接地引下线的敷设路径拉直，长度减到3.8 m，接地引下线的电压降减少1.5kv另外，将10kv避需器安装在变压器高压端子的同一高度也是一种工程措施，可以缩短避需器接地端与变压器外壳和中性点之间的连接距离，减少接地引下线电感，降低变压器外壳的电位升高。

3.3降低接地电阻

沿10 KV架空线侵入的需电波引起避雷器放电动作时，作用在变压器上的冲击电压主要是接地极上的电压降(157.5 KV)，这会造成变压器外壳电位升高很多，还等效作用于变压器低压侧，加重低压避需器的负担。本例中，由于变压器位于山区，地质多石，土壤电阻率高，加之地表附近的接地极受湿度和氧化等影响，容易腐蚀，造成接地极的接地电阻高(达31.5Ω)。

图1 电力变压器防雷保护接线图

因此，必须减小避雷器的接地电阻改造中，挖了3个直径约1 m,深度约2m、相距约6m的坑，每个坑中打入1根长2.3 m的角钢，用扁钢带可靠连接3根接地角钢，并用细泥土回填和夯实接地极坑。改造后，接地电阻降低到9.2Ω，满足过电压保护规程。

4、结语

通过分析，进行了相关防需改造_经历了3个雷电年，电力变压器运行安全。得到以下结论:（1）10KV架空线路无避雷线，暴露在旷野中，容易受到雷击;10 KV电力变压器数量大，直接影响用户供电，必须加强防需保护。（2）当10 KV架空线路上出现雷电过电压侵袭时，作用到变压器上的过电压有：避需器残压、接地引下线压降和接地装置压降3个分量，其中接地装置上的压降最大。降低接地电阻以减少地电位升高，在变压器附近电杆上安装辅助火花间隙以限制侵入需电波的幅值，将避需器接地引下线与变压器外壳连接，以及减少避需器引下线长度及其电压降，这些都是10 KV电力变压器防雷改造中能够主动积极实施的工程措施

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