吳慶軍

摘要:雷電的種類多,危害大,為避免雷電對(duì)架空線路及變壓器的危害,能夠保證電力架空線路和變壓器安全運(yùn)行,文章特別介紹了雷電的種類、危害及電力架空線路的防雷,還說(shuō)明了雷電損害變壓器的原理以及變壓器防雷保護(hù)措施。

關(guān)鍵詞:架空線路;雷電種類;配電變壓器;防雷措施

中圖分類號(hào):TM726 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1674-1145(2009)27-0154-02

20世紀(jì)90年代以來(lái),我國(guó)的電力發(fā)展迅速。電力網(wǎng)尤其重要,電力網(wǎng)主要是由各種電壓變電所和輸電線路等組成,其中線路多為架空線路,且線路覆蓋面積大,又加之我國(guó)許多地方雷暴日較多,特別是廣西某些地區(qū)年雷暴日高達(dá)110～125日,導(dǎo)致配電架空線路、變壓器受雷電危害特別嚴(yán)重,這不僅給用戶帶來(lái)極大的經(jīng)濟(jì)損失,同時(shí)嚴(yán)重影響供電的可靠性和穩(wěn)定性。因此為避免雷電對(duì)電力線路及配電變壓器的破壞,保證電力線路及配電變壓器安全運(yùn)行,有針對(duì)性地對(duì)電力線路及配電變壓器防雷保護(hù)措施進(jìn)行分析,才能有選擇性地采取適當(dāng)?shù)慕拥嘏c防雷保護(hù)措施。

一、雷電的種類、危害

雷電的危害方式:直擊雷、感應(yīng)雷、雷電侵入波;

雷電的的形狀分類:線形、片形、球形。

雷擊的主要對(duì)象:

1.雷擊區(qū)的形成與地理地理?xiàng)l件有關(guān)。

2.雷云對(duì)地放電地點(diǎn)與地質(zhì)結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系。

3.雷云對(duì)地的放電途徑總是朝著電場(chǎng)強(qiáng)度最大的方向推進(jìn),因此如果地面上有較高尖頂建筑物或鐵塔等,由于其見(jiàn)頂處有較大的電場(chǎng)強(qiáng)度,所以,易受雷擊。

4.從工廠煙囪冒出的熱氣常有大量導(dǎo)電微粒和游離子氣團(tuán),它比一般空氣容易導(dǎo)電,所以煙囪較易受雷擊。

5.一般建筑物受雷擊的部位為屋角檐角和屋脊等。

雷電的破壞效應(yīng)包括:電作用的破壞、熱作用的破壞、機(jī)械作用的破壞。

二、架空線路的防雷措施安裝避雷線這種是最直接最有效的防雷

1.在35kV及以下的架空線路上,進(jìn)出變電所的一段線路上裝設(shè)即可,在60kV及以上的架空線路上應(yīng)全線裝設(shè)避雷線。

2.提高線路本身的絕緣水平,如采用木橫擔(dān)瓷橫擔(dān)或高一級(jí)的絕緣子,來(lái)提高線路的絕緣水平。

3.用三角形頂線作保護(hù)線,因3～10kV線路通常是中性點(diǎn)不接地的,所以,在三角形排列的頂線絕緣子上裝以保護(hù)間隙,當(dāng)受雷擊時(shí),間隙被擊穿,對(duì)地泄放雷電流,從而保護(hù)了下面的兩根導(dǎo)線。

4.裝設(shè)避雷器和保護(hù)間隙可以用來(lái)保護(hù)線路上的個(gè)別絕緣最薄弱的部分,包括個(gè)別特別高的桿塔木桿線路中的個(gè)別金屬桿塔帶拉線的桿塔或個(gè)別鐵橫擔(dān)電桿以及線路的交叉跨越處。

三、配電變壓器遭雷擊損壞的主要原因(正、逆變換過(guò)電壓)

1.正變換過(guò)電壓是指當(dāng)雷電波由低壓線路侵入時(shí),配電變壓器低壓繞組就有沖擊電流通過(guò),這個(gè)沖擊電流同樣按匝數(shù)比在高壓繞組上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),大大提高了高壓側(cè)中性點(diǎn)電位,同時(shí)它們層間和匝間的梯度電壓也相應(yīng)增加。這種由于低壓進(jìn)波在高壓側(cè)產(chǎn)生感應(yīng)過(guò)電壓的過(guò)程,稱為正變換。

2.在3～10kV側(cè)侵入雷電波,引起避雷器動(dòng)作時(shí),會(huì)有大量的沖擊電流流過(guò)接地電阻,產(chǎn)生壓降,該壓降作用在低壓繞組的中性點(diǎn)上,會(huì)導(dǎo)致中性點(diǎn)電位升高,當(dāng)?shù)蛪壕€路比較長(zhǎng)時(shí),低壓線路相當(dāng)于波阻抗接地。所以,在中性點(diǎn)電位作用下,低壓繞組流過(guò)較大的沖擊電流,三相繞組中流過(guò)的沖擊電流方向相同、大小相等,它們產(chǎn)生的磁通在高壓繞組中按變壓器匝數(shù)比感應(yīng)出數(shù)值極高的脈沖電勢(shì)。三相脈沖電勢(shì)方向相同、大小相等。由于中性點(diǎn)不接地,且高壓繞組接成星形,因此在高壓繞組中,雖有脈沖電勢(shì),但無(wú)沖擊電流。沖擊電流只在低壓繞組中流通,高壓繞組中沒(méi)有對(duì)應(yīng)的沖擊電流來(lái)平衡。因此,低壓繞組中的沖擊電流全部成為激磁電流,產(chǎn)生很大的零序磁通,使高壓側(cè)感應(yīng)很高的電勢(shì)。由于高壓繞組出線端電位受避雷器殘壓固定,這個(gè)感應(yīng)電勢(shì)就沿著繞組分布,在中性點(diǎn)幅值最大。因此,中性點(diǎn)絕緣容易擊穿。同時(shí),層間和匝間的電位梯度也相應(yīng)增大,可能在其他部位發(fā)生層間和匝間絕緣擊穿。這種過(guò)電壓首先是由高壓進(jìn)波引起的,再由低壓電磁感應(yīng)至高壓繞組,通常稱之為逆變換。

四、配電變壓器防雷保護(hù)措施應(yīng)

1.根據(jù)雷電活動(dòng)強(qiáng)度來(lái)選擇

(1)在少雷區(qū),考慮雷電對(duì)配電變壓器損壞率較低,可以只采用配電變壓器高壓側(cè)裝設(shè)避雷器的方式。

(2)在一般雷電地區(qū),一般采用配電變壓器高、低壓側(cè)均裝設(shè)避雷器的措施。

(3)在雷電高發(fā)區(qū),當(dāng)只采用某一種防雷保護(hù)措施通常不能奏效,就要采用組合防雷保護(hù)措施,也就是高壓側(cè)裝設(shè)避雷器單獨(dú)接地,低壓側(cè)避雷器、低壓側(cè)中性點(diǎn)及變壓器金屬外殼連接在一起的分開(kāi)接地的方式。

(4)在雷電密集區(qū),即配電變壓器年損壞率較高的地區(qū),如果采用綜合防雷保護(hù)措施仍未收到較好的防雷效果后,就應(yīng)比較技術(shù)、經(jīng)濟(jì),在配電變壓器鐵心上加裝平衡繞組,或在配電變壓器內(nèi)部安裝金屬氧化物避雷器。

2. 根據(jù)配電變壓器的適合安裝位置來(lái)選擇,首先要考慮安裝、進(jìn)出線方便和負(fù)荷中心,其次注意選擇容易避雷的位置以及接地土壤的電阻適宜,以保證雷電流能順利通過(guò)接地裝置泄入大地。

3.根據(jù)接地電阻達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)防雷,容量為100kVA及以上配電變壓器其接地電阻應(yīng)不大于4歐,容量為100kVA以下配電變壓器其接地電阻不大于10歐。

4.根據(jù)設(shè)置避雷器來(lái)防雷,在高、低壓側(cè)各設(shè)一組避雷器,以便減少雷電流的沖擊,避雷器安裝位置,應(yīng)盡量將避雷器靠近配電變壓器,接引下線應(yīng)采用直徑不小于16毫米的鋁絞線并應(yīng)絕緣。

五、配電變壓器其他措施

1.把配電變壓器的高壓側(cè)進(jìn)線和低壓側(cè)出線的基桿上的絕緣子鐵腳與大地相接。假如雷直接擊在周?chē)娏€路上時(shí),雷電將便會(huì)通過(guò)這些絕緣子鐵腳接地的絕緣腳弱的點(diǎn)而引入大地,使進(jìn)入配電變壓器的過(guò)電壓降低,起到削減弱電壓的作用。

2.一定要避免避雷器的引下線太長(zhǎng),在某一雷電流通過(guò)時(shí),引下線的壓降與避雷器的殘壓疊加在一起作用在配電變壓器的絕緣上,有可能破壞配電變壓器絕緣。

六、結(jié)論

架空線路與配電變壓器是電力網(wǎng)的重要組成部分,它們的防雷措施很多,不同地點(diǎn)架空線路與配電變壓器安裝的實(shí)際情況又不大相同。所以,合理地選擇防雷保護(hù)措施是極為重要的。日常工作中也要重視和加強(qiáng)配電變壓器的運(yùn)行維護(hù)管理。