配电变压器雷害事故分析及防雷保护措施研究

配电变压器雷害事故分析及防雷保护措施研究

1 李慧  2 杜亮 3 张志刚

1. 内蒙古京能电力检修有限公司 内蒙古自治区乌兰察布市 012000 2. 内蒙古京能电力检修有限公司 内蒙古自治区乌兰察布市 012000 3.  内蒙古华厦朱家坪电力有限公司 内蒙古自治区鄂尔多斯市准格尔旗 010399

摘要：为做好配电变压器的防雷保护工作，本文基于内蒙古地区配电网存在的主要雷害事故，分析了造成雷害事故的主要原因，并针对这些原因提出了一系列具体的防雷保护措施，以供后期配电网变压器的防雷保护参考。

关键词：配电网；变压器；雷害事故；原因；保护措施

前言：目前，在内蒙古地区配电网络中，架空线路仍然占比60%左右，由于配网本身绝缘水平低以及环形的网状结构，在线路末端容易遭受雷击，进而造成对关键设备配电变压器的损坏，影响供电可靠性。通过对内蒙古地区电网防雷和变压器的雷害事故进行了调查，全面的分析研究了城区重雷区配电变压器在防雷保护上存在的问题和不足，提出了针对性的改进措施。

1、配电变压器主要雷害事故分析

依据内蒙古地区电网雷电活动区域划分，乌兰察布市城区电网属于较强雷电活动区，每年平均被雷电击坏的10kv配电变压器6余台，通过对乌兰察布市城区电网防雷措施以及配电变压器的雷害事故原因进行了认真分析，造成配电变压器雷害事故的主要原因为低压侧未安装避雷器、配电线路防雷保护存在问题以及变压器接地引下线接地方式存在问题。

1.1线路终端配变雷害事故分析

通过对配电变压器雷害事故统计分析，发现遭受雷击损坏的配电变压器基本上处于配电网络线路末端，从以下几个方面分析原因:一是线路末端大多处于山区，雷电活动强烈，配电线路易遭受感应雷击；二是考虑雷电侵入波的作用，配电变压器属于感性设备，由于电感的存在，对电流的变化起阻碍作用，不能发生突变现象，这时就会形成

电压全反射，入射波电压和反射波电压会形成叠加效应，从而造成线路末端配电变压器会遭受2倍的雷电过电压，进而威胁到配电变压器的雷电冲击绝缘耐受，造成绝缘击穿现象。

1.2配电变压器低压侧未采取避雷器防护措施

通过对配电变压器雷害事故统计分析，发现针对配电变压器所采取的防雷措施存在问题，即配电变压器低压侧未采取安装避雷器防护措施，容易使配电变压器遭受雷害事故，从以下两个方面进行原因分析:一是低压侧处于线路末端，大多分布在山区，雷电活动较为强烈，同时由于其绝缘水平相对较低，主要考虑感应雷击带来的影响，当低

压侧遭受感应雷击，雷电流将通过低压侧绕组入地，这时会带来两方面影响，一方面低压侧绝缘水平相对较低，直接造成低压侧绝缘出现雷电冲击击穿现象；另一方面，根据电磁感应原理，会在高压侧感应出雷电过电压，造成对配电变压器高压侧绕组绝缘的击穿现象。二是当高压侧线路遭受雷击，考虑雷电过电压侵入波的作用，这时高压侧

所安装的避雷器势必会动作，雷电流经接地引下线入地，这时会产生一个地电位抬升，由于低压侧中性点属于直接接地系统，将会直接对低压侧中性点的雷电冲击绝缘造成影响，严重的情况导致配电变压器低压侧中性点绝缘击穿，造成对设备的损坏。

1.3配电网络线路的防雷保护措施问题

在配电网络线路的防雷保护措施上，由于其绝缘水平相对较低，且架设高度相对较低，通常考虑遭受感应雷击，因此，对于配电网络而言，重点防雷措施主要针对感应雷击防护措施。目前，主要通过在配电变压器的高压侧以及线路终端安装避雷器进行防护，但是若线路中间侧遭受感应雷击，由于通常不单独设计进线段防雷保护，雷电侵入波的幅值和陡都都难以得到有效限制，雷电能量未得到有效释放和衰减，这时雷电侵入波就会对站内配电变压器的高压绕组绝缘造成威胁，影响配电网络的供电可靠性。

1.4配电变压器接地引下线存在问题

通过对乌兰察布市配电变压器雷害事故统计分析，发现配电变压器接地引下线存在以下问题:一是，由于土壤电阻率较高，存在接地电阻较大的问题，经过现场实际测试，不满足规程要求，对于容量小

于100kva，其接地电阻应小于10Ω，对于容量大于100kva，其接地电阻应小于4Ω；二是，发现遭受雷害的老旧变压器的接地方法存在问题，避雷器仍通过接地引线接地，当高压侧遭受雷击，雷电流经避雷器入地，造成接地装置地电位抬升，这时作用到高压绕组上的电压就等于避雷器动作以后的残压再加上接地装置抬升的电位，因此，增加了高压绕组所承受的电位，易出现绝缘击穿现象。同时十八项反措明确提出，针对配电变压器应采用避雷器、低压中性点以及外壳的“三位一体”的接地方式。

2、采取的主要改造措施

2.1加强完善配电网避雷器保护措施

（1）加强避雷器的入网质量检测，严格质量控制，避免出现不合格质量产品挂网运行。

（2）针对配电网络中的刀闸和柱上开关雷电防护措施，采取加装避雷器保护措施，避免过电压造成开关和刀闸的损坏。

（3）针对雷电活动强烈地区以及雷击事故频发地区，采取差异性、针对性的防雷措施，可以在线路上分段安装避雷器进行防护，释放雷电能量，降低雷电幅值和陡都，保护主设备免受雷击损坏。

（4）针对配电变压器的高低压两侧均采取安装合格的避雷器进行雷电防护措施，避免低压侧绕组以及高压绕组遭受雷电过电压损坏。

2.2改善配电网线路杆塔和变压器的防雷接地

（1）针对配电变压器采用避雷器、低压中性点以及外壳的“三位一体”的接地方式。

（2）针对接地电阻超标，采取降阻措施，通过增加敷设水平和垂直接地极以及采用降阻剂等综合措施改善配电变压器的接地电阻，降低雷电流入地时的地电位抬升。

（3）规范避雷器、低压中性点以及外壳的“三位一体”的接地引下线的材料、截面尺寸以及长度等，严格按照GB50065-2011《交流电气装置的接地设计规范》中相关要求实行。

2.3加装自动跟踪补偿消弧装置

针对配电网络系统中电容电流大于10A的电网，采取安装自动跟踪补偿消弧装置进行容性电流补偿措施，有利于熄灭电弧，很大程度上降低接地故障，同时当遭受雷击时，会出现闪络，造成雷击电流后的工频续流，电弧难以熄灭，而在安装了自动跟踪补偿消弧装置以后，采取自动跟踪补偿容性电流策略，为雷击电流后的电弧熄灭提供有利

条件，很大程度上提升供电可靠性。同时针对配电网络系统加装自动跟踪补偿消弧装置后还能有效地防止弧光接地过电压和铁磁谐振过电压，避免造成对配电变压器的损坏。

3、结束语

配电变压器的雷害事故通常都是由于在防雷上存在缺陷和漏洞所致，特别是在接地和低压侧的防雷保护方面存在问题较多。通过完善配电避雷器保护、改善配电网杆塔和变压器台区的防雷接地以及加装自动跟踪补偿消弧装置，可以大幅度提升配电变压器的防雷保护水平，降低配电变压器雷击故障率，进而提升配电网的安全运行可靠性。

参考文献：

【1】周玉娟；李凯.配电变压器雷害绝缘故障影响因素及其防护措施研究【J】.电瓷避雷器，2019（01）：22-24.

【2】程军胜.10kv配电线路单相接地故障的原因及变压器防雷措施探讨【J】.科技与企业，2016（10）：30-32.

【3】刘兴宇；郭铧.110 kV变压器轻瓦斯报警事故分析及防范措施【J】.农村电气化，2020（06）：13-15.

【4】王敏.变压器中性点增加电容隔直装置对其继电保护的影响研究【J】.电力设备管理，2020（05）：66-68.

【5】崔文超.变电站变压器差动保护运行故障及防范措施研究【J】.电子测试，2020（08）：77-79.

作者简介：姓名：李慧、出生年：1985.11、性别：男、籍贯内蒙古兴和县、2009年07月毕业于长春工程学院热能与动力工程专业、大专学历、职称：助理工程师、研究方向电厂电气。

副编：张志刚、杜亮