摘要：10kV配电网由于绝缘水平较低，而且没有避雷线保护，因此极易受到直击雷和感应雷的危害，从而导致跳闸事故发生。特别是在一些多雷地区及地形复杂地区，配电网受到雷击的可能性更高。在雷击发生时，会对配电网设备带来不同程度的损害，导致线路停运事故发生。部分10kV线路在强雷击作用下还会全部跳闸，从而对供电的可靠性带来较大的影响，造成严重的经济损失。目前我国电力负荷不断增加，这也对配电网运行的可靠性提出了更高的要求。
关键词：变压器；过电压；雷击；避雷器；
长期以来电网建设过程中对配电网建设力度不大，配电网自动化程度和可靠性较低，极易遭受雷击，从而导致设备、线路出现损坏，造成停电事故发生，导致严重的经济损失发生。因此需要努力提高10kV配电网防雷技术水平，确保10kV配电网能够安全、可靠的运行。
一、1 0kVl配电变压器的防雷
当避雷器安装不规范时，则配电网中的配电变压器容易发生雷击事故。特别是在一些城乡结合处的配电变压器，往往只在配电变压器的高压侧安装避雷器，而且连接线较长。部分即使在高压侧和低压侧都安装了避雷器，但接地不规范，接地端没有有效的连接低压绕组中性点和变压器外壳，从而导致达不到有效的防雷效果。因此在具体配电变压器避雷器安装工作中，需要在高压侧和低压侧都要安装避雷器，而且变压器高压侧和低压器的中性点、变压器外壳都需要进行有效接地，同时还要根据相关规定要求对接地电阻进行有效控制。
二、10kV配电线路防雷保护措施
1.安装避雷器进行保护。防雷避雷器实质上就是一个自动开关。平时电压正常时开关处于断开状态不影响电器设备的使用运行。当高电压来临时，开关就会自动打开接通接地通路，让雷电流沿着接地通路进入地下进行释放中和，从而起到保护电气设备安全的作用。
2.等电位和接地在概念上的差异。等电位和接地是两种保证电气安全的措施。我国国家标准过去较多关注的是接地，但是国际电工委员会强调的是等电位连接。等电位连接近几年被我国引入了国家标准之中，两者都同时受到重视强调。但两者有着很大的不同：等电位连接是设备和装置可导电部分的电位基本相等的电气连接，接地是防止接触电压触电的一种防护技术措施。在防雷实践中通常所做的安全接地其实就是等电位连接，它是以地电位作为基准电位，在等电位连接的概念引入后原来模糊的空间就清晰起来。现在国家标准在建筑上比较强调等电位连接，从实施效果看令人满意。等电位和接地所用的测试仪器、测试方法、测试数值都不相同，所以二者显然不同。一般接地的规定较为明确，在施行上不容易出现争议，但等电位连接有争议的地方还比较多。在建筑行业安装施工有效的等电位连接方法，强电施工方法不能用在弱电施工上。强电和弱电保护的对象不同，采用的器件和方法不同，原理和指标参数也不同。太多的不同必然造成设计、施工上的不同。所以在10KV配电设备上要根据不同的防雷保护要求进行不同的设计施工。
3.并联间隙绝缘子的使用，用于10kV配电线路的防雷保护间隙的设计应该考虑以下几个方面的要求：首先，雷击线路时，保护间隙应当能够先于绝缘子串放电，捕捉放电电弧根部引导雷电流入地，从而保护绝缘子串和线路不被烧毁，这是保护间隙的首要作用。其次，保护间隙与线路的绝缘配合也应当保证在线路最大操作过电压下不击穿，不降低线路绝缘水平。这是因为整个配电线路是按照耐受系统预测的操作过电压设计的，如果间隙不能耐受操作过电压，就等于降低了整个配电线路的绝缘水平，这是不允许的。
4.电容电流大于10 A的电网安装自动跟踪补偿消弧装置，可有效降低线路建弧率，提高供电可靠性。雷电过电压虽幅值很高，但作用时间很短。绝缘子的热破坏多由雷电流过后的工频续流即电网的电容电流引起。而某些型号的自动跟踪补偿消弧装置能把补偿后的残流控制在5 A以下，为雷电流过后的可靠熄弧创造条件。如某铝箔厂四路电源加装ZXB系列自动跟踪补偿消弧装置后彻底解决其频遭雷害的问题，还有效防止了弧光接地过电压和铁磁谐振过电压。
5.提高自动重合闸的投运率，加强中压电网的运行维护，及时排除绝缘缺陷，提高电网耐雷水平，以减少雷击跳闸率，保证电网安全。
三、工程案例
1.雷电情况。（1）雷电活动频繁。据了解该铁路沿线施工输电线路地处于山区，地形复杂，海拔相对较高，雷电活动频繁。该线路由于输电线路的防雷系统存在缺陷，自投入使用以来的几个月里，经常遭受雷击事故的影响，主要表现在两个方面：第一个是雷击跳闸率高，影响铁路施工的进度。第二个是由于雷电过电压的危害，变压器设备多次被打坏。（2）变压器情况。根据现场情况了解，事故最多的是在10kV输电线路上T接外引10/0.4变压器，由于输电线路经常遭受雷击事故，导致多个变压器烧坏。经现场勘察，发现所有的变压器都只是高压端安装了高压避雷器，在变压器低压侧都没有任何的防雷措施
2.事故原因分析。通过对现场的调研和分析，针对此条输电线路频繁遭雷击事故原因分析如下。（1）雷电活动频繁。此输电线路地处多雷区，年平均雷暴日都在60天以上，按照国家相关规定，此区域属于多雷区，雷电活动频繁，容易遭受雷击的侵害，致使线路经常发生雷击事故。雷电的放电包括雷云对地，雷云对雷云和雷云内部的放电现象。大多数雷云放电都是雷云与雷云之间进行的，只有少数是对地进行的。1）雷云对地放电形成直击雷，当先导到达地面时，雷击在极短的时间内释放大量的能量，因而会造成极大的破坏作用。2）雷云对雷云放电会由“静电感应”或者“电磁感应”在线路上和网络上产生感应雷过电压，云对云放电越强烈，参与放电的云层越低，产生的感应雷电压就越高。（2）当雷击输电线路时，由于雷电流幅值高，在输电线路上产生很高的电压降，位于配电变压器高压侧的避雷器首先动作导通，把雷电流引入大地。但是这个过程并不是瞬间完成的，所以在配电变压器高压侧产生很高电压降：
式中Ug———配电变压器高压侧电压降，kV
Ur——变压器高压侧避雷器残压，kV
L——高压侧避雷器引下线电感，μH
i——通过高压侧避雷器的电流，kA
R——通过高压侧避雷器接地电阻，Ω
设变压器变比为K，则在配电变压器低压侧的电压为Ud，则Ud=UgK，由于高压侧电压Ug很高，所以Ud也会很高。当雷击变压器低压侧时，由于低压侧没有安装避雷器，在雷击发生时无法将很高的雷电流迅速的引入大地，雷电流将不仅沿着线路进入低压侧的低压设备，使低压设备绝缘损坏，同时也会由于变压器的正逆变换，很高的雷电过电压将感应到高压侧，对高压侧设备绝缘造成损坏。
3.防雷改造方案。针对雷击变压器事故原因的分析，提出以下变压器防雷方案以解决这条输电线路变压器防雷系统上存在的实际问题。（1）对于雷电活动频繁且雷电事故多的部分杆塔之间的输电线路适当增设避雷线和线路避雷器，防止线路遭受直击雷损害。（2）针对变压器损坏。在变压器低压侧增设低压避雷器，以防止高压侧感应到低压侧的过电压和雷电直击变压器低压侧而使线路发生雷电故障。
总之，防雷改造，可以有效降低雷击跳闸率，提高供电可靠性，减少变压器雷害事故的发生，保障对电力变压器的安全，对提高公司经济效益和保障施工正常进行具有极其重要的意义。
参考文献：
[1]陈红萍，刘德丽.10kV配电线路防雷措施分析.2016.
[2]邓晓雅，张敏勇.浅谈10kV配电变压器雷击损坏事故分析.2017.
[3]赵明月.李红，10kV配电变压器雷击损坏事故研究.2017.
论文作者:王照
论文发表刊物:《电力设备》2018年第36期
论文发表时间:2019/6/11
标签：变压器论文; 过电压论文; 雷电论文; 避雷器论文; 线路论文; 防雷论文; 电位论文; 《电力设备》2018年第36期论文;