电力系统配网设备防雷措施的探讨

电力系统配网设备防雷措施的探讨【摘要】为了防止雷电对配网设备的损害，保证配网设备安全运行。文章分析了雷击损害配电变压器、架空线和电缆等配网设备的机理，并从运行、实用的角度提出了各种防雷措施。

【关键词】配网设备；防雷；机理；措施

0.引言

雷电对电力设备有很大的危害性，配电网防雷的目的是使线路的雷害跳闸次数减少到最低限度、配电线路设备损害几率最小因此必须对雷击损害配网设备的机理进行分析，本文从运行实用的角度，制定防雷措施，保证设备安全运行，提高供电可靠性。

1.雷击损害配网设备的机理

1.1 雷电的分类

（1）直击雷

当雷云对地面突出物的电场强度达到空气的击穿强度时，产生的放电现象称为直击雷。

（2）感应雷可分为静电感应雷和电磁感应雷。其中，静电感应雷：雷云直接接近地面时，在地面突出的构筑物顶部被感应出大量的异性电荷。一旦雷云与其他异性雷云放电后，聚集在该构筑物顶部的感应电荷将失去束缚，以雷电波的形式高速传播形成雷电。电磁感应雷：当发生雷击时，雷电流在周围空间产生迅速变化的磁场，在附近的金属导体上可感应出较高的雷电压。

（3）雷电入侵波

雷击中架空线的导线，雷电流沿着线路迅速移动产生的冲击电压形成了雷电入侵波。

1.2雷击损害配电变压器的机理

感应雷和雷电入侵波可高达几十万伏，它通过正逆变换过电压，使配电变压器的绝缘击穿，甚至引起爆炸和火灾。正逆变换过电压产生有以下几方面：

（1）正变换过电压

当雷电波由低压线路侵入时，配电变压器低压绕组就有冲击电流通过。这个冲击电流按匝数比在高压绕组上产生感应电动势，使高压侧中性点电位提高，层间和匝间的梯度电压相应增加。这种由低压雷电入侵波在高压侧产生感应过电压的过程，称为正变换。

（2）逆变换过电压

当雷电波由10kv侧侵入时，引起避雷器动作，在接地电阻上流过冲击电流，产生压降。这个压降作用在低压绕组的中性点上，使中性点电位升高，三相低压绕组流过冲击电流，产生磁通，在高压绕组中按配电变压器匝数比感应出脉冲电势。由于高压侧绕组接成星形，且中性点不接地，所以高压绕组中只存在较高的脉冲电势，无冲击电流，中性点绝缘易被击穿，绕组可能发生层间和匝间绝缘击穿。这种由高压侧雷电入侵波引起，再由低压侧电磁感应至高压侧绕组产生过电压的过程，称为逆变换。

1.3 雷击损害架空裸导线的机理

当直击雷或感应雷过电压作用于裸导线引起绝缘子闪络时，连

续的工频电流电弧因为电磁力的作用，沿导线向负荷侧快速移动。电弧的弧根固定在导线上运动，弧腹在随弧根向前运动的同时，受到热应力的作用不断向上空漂浮。电弧的弧根温度最高，对导线的烧损最严重；弧腹的温度较低，一般不会烧损导线在上述过程中，电弧的弧根是沿导线运动的，而不是固定的燃烧一点，所以不会集中烧伤导线，引起断线的几率较小。

1.4 雷击损害绝缘导线的机理

当直击雷或感应雷过电压作用于绝缘导线时，引起导线的绝缘层和绝缘子同时被击穿和闪络，被击穿的绝缘层呈一针孔状，连续的工频电流电弧受到周围绝缘层的阻碍，不能移动，弧根只能固定在针孔处燃烧，因此，在极短时间内导线就会被整齐烧断。

2.配网设备防雷措施

2.1 配电变压器防雷措施

（1）工厂企业和单位等用户可将配电变压器放置在配电室内，并在建筑物上安装避雷针，从而有效防止直击雷损害。

（2）单接地网，配电变压器高、低压侧均装设避雷器。避雷器的接地线、变压器低压侧的中性点和变压器的金属外壳三点连接在一起接地。如图1所示。部颁dl/t620—1997《交流电气装置的过电压和绝缘配合》推荐此种防雷措施。

（3）使用新型防雷变压器。采用低压侧加装有平衡绕组的防雷型变压器（接线变压器），通过绕组接线方式的变换使接地电阻的电压降至同一铁芯形成个相反的磁势，并互相抵消，从而不能变换

到2.2 架空裸导线防雷措施

对于架空裸导线，理论上采用避雷线进行防雷保护，但由于成本高、施工不便，目前基本上不采用避雷线防雷。如今在一些雷电频繁路段安装线路避雷器，并做好杆塔接地，即可有效防雷。

2.3 绝缘导线防雷措施

（1）更换防雷型绝缘子

对于10kv绝缘导线，一般也不采用避雷线防雷。可将原绝缘子更换为防雷绝缘子，将铁横担更换为玻璃钢绝缘横担（雷电频繁地段），以提高绝缘子耐压水平及雷电冲放电压，并降低工频建弧率。

（2）采用穿刺型防雷金具

穿刺型防雷金具主要根据雷电断线机理采用疏导方式进行防雷，目前可预防20kv及以下的直击雷和感应雷。穿刺线夹将燃弧点转移到线夹上，虽然也引起工频短路接地故障，但避免了导线的烧损烧断。如图3所示。

（3）采用穿刺型避雷器

穿刺型避雷器由避雷器本体、空气间隙和固定在绝缘导线上的穿刺线夹3部分组成，可以避免接地故障跳闸。如果氧化物避雷器受到损害，则直击雷或感应雷作用于导线时，燃弧点由导线转到穿刺线夹上，从而避免了导线断线。因此应做好氧化物避雷器的巡检工作，才能有效避免接地故障跳闸，提高供电可靠性。如图4所示。

2.4 电缆防雷措施

10kv电缆基本上采取在电缆终端头附近安装避雷器，同时终端

头金属屏蔽、铠装必须接地良好。

2.5低压线路防雷措施

低压线路应从配电变压器出口处安装避雷器或击穿保险器，同时做好接地，接地装置的接地电阻应小于4ω。在干线和分支线终端处应重复接地，接地电阻小于10ω。为防止雷电波沿低压线路侵入用户，接户线的绝缘子铁脚应接地，接地电阻应小于30ω。低压接地线应避开建筑物避雷针引下线，防止雷击避雷针引起的大地电位上升导致的线路、电器烧毁。

3.结语

配电变压器的防雷措施多种多样，各地配电变压器安装地点实际情况又不尽相同。通过分析雷击损害设备的机理，进行经济技术比较，因地制宜，合理选择防雷保护措施，并加强运行管理，对于提高配电网络防雷保护效果增强配网供电可靠性具有十分重要的意义。

参考文献：

[1]中华人民共和国电力工业部.dl/t620—1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合，1997.

[2]中华人民共和国电力工业部. dl/t620—1997交流电气装置的接地，1997.

[3]上海兆邦电力器材有限公司.架空绝缘配电线路综合防雷措施的应用研究.