配變高低壓側(cè)防雷系統(tǒng)研究
根據(jù)多年來從事變電運行管理工作的經(jīng)驗表明。農(nóng)村電力系統(tǒng)的雷害事故約占整個電力系統(tǒng)全部雷害事故的80%以上,特別是山區(qū)更為嚴(yán)重,可達90%以上。因此,農(nóng)網(wǎng)改造中必須強調(diào)農(nóng)村電力網(wǎng)的防雷保護工作,這樣才能保證**供電,提高農(nóng)村電力網(wǎng)的供電可靠性。
1高壓側(cè)安裝避霄器
農(nóng)村電力網(wǎng)改造過程中,對于配電變壓器10kV側(cè)應(yīng)裝設(shè)金屬氧化物避雷器,要求越靠近變壓器安裝,保護效果越好,一般要求裝設(shè)在跌落熔斷器內(nèi)側(cè)。必須使避雷器的殘壓小于配電變壓器的耐壓,才有效地對配電變壓器起到保護作用。避雷器的接地端點應(yīng)直接接在配電變壓器的金屬外殼上。不允許將避雷器經(jīng)引下線自行獨立接地。
這是因為避雷器的殘壓只有17kV~50kV。即其沖擊下的等值電阻不過為3.4Ω~10Ω。但是一個獨立接地的接地電阻可能為10Ω左右,農(nóng)村山區(qū)甚至為更大,那么,當(dāng)雷電流流過時電位可能比較高,若是避雷器獨立接地,則這兩者是疊加后再加到變壓器上的,可能導(dǎo)致變壓器絕緣損壞。若是將避雷器接地端點直接接在變壓器金屬外殼上,則電位就不作用在變壓器的絕緣上,于是變壓器的絕緣就比較**了。但這時變壓器金屬外殼的電位將很高(等于IR),可能發(fā)生由變壓器金屬外殼向低壓側(cè)的逆變電壓,故此必須將低壓側(cè)的中性點也連接在變壓器的金屬外殼上。
這種接法叫三點(高壓避雷器的接地端點、低壓繞組的中性點、以及變壓器的金屬外殼)聯(lián)合接地。當(dāng)變壓器容量在100kVA及以上時,接地電阻應(yīng)盡可能降低到4Ω以下;當(dāng)變壓器容量小于100kVA時,接地電阻達到10Ω以下即可。當(dāng)三點連接在一起接地時,高壓側(cè)落雷,避雷器放電時,變壓器絕緣上所承受的即是避雷器的殘壓,而接地裝置上的電壓降并沒有作用在變壓器的絕緣上,這樣對變壓器保護是有利的,能減少高低壓繞組間的高壓繞組對變壓器金屬外殼之間發(fā)生絕緣擊穿的危險。為了防止變壓器低壓側(cè)中性點電位瞬間升高對用戶**的影響,可以在靠近用戶的地方加裝輔助接地線(重復(fù)接地)。
這樣保護的變壓器在運行中還會有一些雷害事故。這是由于一般配電變壓器未在低壓側(cè)裝設(shè)低壓避雷器的緣故,這時不僅會發(fā)生低壓側(cè)的損壞,也會發(fā)生高壓側(cè)的損壞。其損壞機理有三:
(1)雷直擊低壓線路或低壓線路遭受感應(yīng)雷,使低壓側(cè)絕緣損壞。
(2)低壓側(cè)受雷擊使高壓側(cè)絕緣損壞,這是因為此時通過電磁耦合,在高壓側(cè)繞組也會出現(xiàn)與變壓器變比成正比的過電壓(正變換過程),由于高壓側(cè)絕緣的裕度比低壓側(cè)小,所以可能造成高壓側(cè)絕緣損壞。
(3)雷直擊高壓線路或高壓線路遭受感應(yīng)雷,此時避雷器動作,在接地電阻上產(chǎn)生壓降。這一壓降將作用在低壓側(cè)中性點上,而低壓側(cè)出線,此時相當(dāng)于經(jīng)導(dǎo)線波阻接地,因此接地線上產(chǎn)生的高電位的絕大部分都加在低壓側(cè)出線上了。
2同時在低壓側(cè)安裝避霄器
為了解決以上問題,可以在低壓側(cè)加裝低壓避雷器。有了低壓避雷器,就能限制出現(xiàn)在低壓繞組兩端的過電壓值,一般能在正、反變換過程中保護高壓繞組。特別是在高海拔地區(qū),雷電多半在半山坡中活動,有時比電力線路還低,運行中往往由于低壓側(cè)落雷或反變換波的影響,容易造成配電變壓器的絕緣擊穿事故,所以農(nóng)村山區(qū)的配電變壓器在設(shè)計中和安裝施工中,要求在配電變壓器低壓出線側(cè)安裝一組擊穿保險器或低壓避雷器,用來保護變壓器的次級繞組,還能保護當(dāng)過電壓波及低壓繞組時,不致使高壓繞組絕緣損壞。
可見,在低壓側(cè)裝設(shè)低壓避雷器或擊穿保險器是必要的,特別是在農(nóng)村多雷地區(qū)更為重要。在運行中的配電變壓器有時遭到雷擊后,變壓器內(nèi)匝間絕緣擊穿只是局部放電,但還能勉強繼續(xù)運行,過一段時間后故障擴大,被迫停止運行。這就是在雷雨時變壓器絕緣局部被擊穿,而在良好晴朗的天氣中故障擴大后導(dǎo)致的事故,往往容易給人造成錯覺,認(rèn)為并非由于雷擊損壞。