配電變壓器的防雷保護措施及選用

一、配電變壓器的防雷保護措施
1、在配電變壓器高壓側裝設避雷器
1）配電變壓器的高壓側一般應采用避雷器保護，避雷器的接地線和變壓器低壓側的中性點以及變壓器的金屬外殼三點應連接在一起共同接地。
2）大量研究和運行經驗均表明，僅在高壓側采用避雷器保護時，在雷電波作用下仍有損壞現象。其主要原因是雷電波侵入配電變壓器高壓側繞組所引起的正、逆變換過電壓造成的。正、逆變換過電壓產生的機理如下：
（1）逆變換過電壓
當高壓側侵入雷電波，引起避雷器動作時，在接地電阻上流過衝擊電流I，產生壓降IR，若以5kA和7Ω計算，該壓降作用在低壓繞組的中性點上，使中性點電位升高到35kV，當低壓線路比較長時，低壓線路相當於波阻抗接地。因此，在中性點電位作用下，低壓繞組流過較大的衝擊電流，三相繞組中流過的衝擊電流方向相同、大小相等，它們產生的磁通在高壓繞組中按變壓器匝數比，如6/0.4kV變壓器的匝數比為25，將感應出875kV的脈衝電勢。三相脈衝電勢方向相同、大小相等。由於高壓繞組接成星形，且中性點不接地，因此在高壓繞組中，雖有脈衝電勢，但無衝擊電流。衝擊電流隻在低壓繞組中流通，高壓繞組中沒有對應的衝擊電流來平衡。因此，低壓繞組中的衝擊電流全部成為激磁電流，產生很大的零序磁通，使高壓側感應很高的電勢。由於高壓繞組出線端電位受避雷器殘壓固定，這個感應電勢就沿著繞組分布，在中性點幅值最大。因此，中性點絕緣容易擊穿。同時，層間和匝間的電位梯度也相應增大，可能在其他部位發生層間和匝間絕緣擊穿。這種過電壓首先是由高壓進波引起的，再由低壓電磁感應至高壓繞組，通常稱之為逆變換。
（2）正變換過電壓
當雷電波由低壓線路侵入時，配電變壓器低壓繞組就有衝擊電流通過，這個衝擊電流同樣按匝數比在高壓繞組上產生感應電動勢，使高壓側中性點電位大大提高，它們層間和匝間的梯度電壓也相應增加。這種由於低壓進波在高壓側產生感應過電壓的過程，稱為正變換。試驗表明，當低壓進波為10kV，接地電阻為5Ω時，高壓繞組上的層間梯度電壓有的超過配電變壓器的層間絕緣全波衝擊強度一倍以上，這種情況，變壓器層間絕緣肯定要擊穿。
2、在配電變壓器低壓側加裝普通閥型避雷器或金屬氧化物避雷器
1）變壓器高、低避雷器的接地線、低壓側中性點及變壓器金屬外殼四點連接在一起共同接地。

2）運行經驗和試驗研究表明，對絕緣良好的配電變壓器，僅在高壓側裝設避雷器時，仍有發生由於正、逆變換過電壓造成的雷害事故。這是因為高壓側裝設的避雷器對於正變換或逆變換過電壓都是無能為力的。正、逆變換過電壓作用下的層間梯度，與變壓器的匝數成正比，與繞組的分布有關，繞組的首端、中部和末端均有可能破壞，但以末端較危險。低壓側加裝避雷器可以將正、逆變換過電壓限製在一定範圍之內。
3、高、低壓側接地分開的保護方式
1）高壓側避雷器單獨接地，低壓側不裝避雷器，低壓側中性點及變壓器金屬外殼連接在一起，並與高壓側接地分開接地。
2、研究表明，這種保護方式利用大地）雷電波的衰減作用可基本上消除逆變換過電壓，而對正變換過電壓，計算表明，低壓側接地電阻從10Ω降至2.5Ω時，高壓側的正變換過電壓可降低約40%。若對低壓側接地體進行適當的處理，就可以消除正變換過電壓。
二、配電變壓器防雷保護措施的選用
各種防雷保護措施各有其特點，各地應根據雷暴日雷電活動強度來合理選擇適當的防雷保護措施。
1、在平原等少雷區，配電變壓器年損壞率較低，可隻采用配電變壓器高壓側裝設避雷器的方式。
2、在一般雷電日地區，應采用配電變壓器高、低壓側均裝設避雷器的方式。
3、在多雷區，單獨采用某一種防雷保護措施往往不能奏效，應采用綜合防雷保護措施，即高壓側裝設避雷器單獨接地，低壓側避雷器、低壓側中性點及變壓器金屬外殼連接在一起的分開接地。
4、在重雷區，特別是配電變壓器年損壞率較高的地區，采用綜合防雷保護措施仍未收到較好的防雷效果後，應根據技術經濟比較，在配電變壓器鐵芯上加裝平衡繞組，或在配電變壓器內部安裝金屬氧化物避雷器。