关于配电变压器防雷技术的探讨

雷击损坏配变过去单纯认为是雷电波进入高压绕组引起，实际上这种认识带有程度的片面性。理论分析和实际试验表明：配变雷害事故的主要原因是由于配电系统遭受雷害时的“正反变换”的过电压引起，而反变换过电压损坏事故尤甚。现就正反变换过电压发展过程进行分析，讨论配变的防雷保护。
　　1　正反变换过电压
　　1.1　正变换过电压当低压侧线路遭受雷击时，雷击电流侵入低压绕组经中性点接地装置入地，接地电流Ijd在接地电阻Rjd上产生压降。这个压降使得低压侧中性点电位急剧升高。它叠加在低压绕组出现过电压，危及低压绕组。同时，这个电压通过高低压绕组的电磁感应按变比升高至高压侧，与高压绕组的相电压叠加，致使高压绕组出现危险的过电压。这种由于低压绕组遭受雷击过电压，通过电磁感应变换到高压侧，引起高压绕组过电压的现象叫“正变换”过电压。
　　1.2　反变换过电压当高压侧线路遭受雷击时，雷电流通过高压侧避雷器放电入地，接地电流Ijd在接地电阻Rjd上产生压降。这个压降作用在低压侧中性点上，而低压侧出线此时相当于经电阻接地，因此，电压绝大部分加在低压绕组上了。又经电磁感应，这个压降以变比升高至高压侧，并叠加于高压绕组的相电压上，致使高压绕组出现过电压而导致击穿事故。这种由于高压侧遭受雷击，作用于低压侧，通过电磁感应又变换到高压侧，引起高压绕组过电压的现象叫“反变换过电压”。
　　2　变压器不同接线对正反变换过电压的影响
　　2.1　Yzn11接线。当低压侧线路落雷时，雷电流进入低压侧的两个“半绕组”中，大小相等，方向相反，在每个铁心柱上的磁通正好互相抵消，因而也就不会在高压绕组中产生正变换过电压。在高压侧线路落雷时，实际上由于变压器结构和漏磁等原因引起磁路不对称，因而磁通不可能完全抵消，正反变换过电压仍然存在，但是较小，可认为有较好的防雷作用。
　　2.2　Yyn0接线
　　这种接法的变压器是我国的一种标准接线。它有很多优点：①正常时能保持各相电压不变，同时能提供380/220V两种不同的电压以满足用户要求;②发生单相接地短路时，可避免另两相电压的升高;③可避免高压窜入低压侧的危险。因此，配电网中几乎所有配变均采用此种接法。
　　3　Yyn0接线配变的防雷保护
　　3.1　高压侧装设避雷器以防止雷击过电压。
　　3.1.1　在配变高压侧装设避雷器，能有效防止高压侧线路落雷时雷电波袭入而损坏配变，工程中常在配变高压侧装设FS—10阀型避雷器。
　　3.1.2　高压侧装设避雷器后。避雷器接地线应与变压器外壳以及低压侧中性点连接后共同接地，以充分发挥避雷器限压作用和防止逆闪络。
　　3.2　低压侧装设避雷器以限制正变换过电压。
　　对于Yyn0配变，即使高压侧装有避雷器，仍然不可避免来自高压侧进行波的反变换或来自低压侧进行波的正变换过电压。当低压侧装设一组避雷器后，正反变换过电压就可以受到限制。
　　用正反变换过电压理论分析。产生正反变换过电压是由于低压绕组过电压引起。因此，只要设法限制低压绕组过电压的幅值，正反变换过电压就可得到限制。低压侧装设避雷器就是用来限制低压绕组过电压的幅值，有了低压避雷器，正反变换过电压也就得到有效的抑制，从而也就可以保护高压绕组。
　　4　安装避雷器的具体要求
　　4.1　变压器应安装在高压熔断器与变压器之间。
　　4.2　避雷器防雷接地引下线采用“三位一体”的接地方法。即避雷器接地引下线、配电变压器金属外壳与低压侧中性点这三点连在一起，然后共同与接地装置相连接。
　　4.3　在多雷区、在变压器低压侧出线出处应安装一组低压避雷器。
　　5　接地装置的安装
　　接地装置安装质量的好坏决定了为配电变压器的防雷装置是否起到良好的保护作用的关键，因此接地可靠，符合技术规范，才能很好地起分流作用，才能保护变压器。
　　5.1　高低压侧避雷器接地线、配变外壳和低压侧中性点应连接在一起共同接地(中性点不接地运行时，在中性点对地加装击穿保险器)
　　5.2　接地电阻应满足规程要求，对于100kVA以上的配变，Rjd≤4Ω;重复接地每台不少于三处，每处Rjd≤10Ω。②对于100kVA及以下的配变，Rjd≤10Ω;重复接地每台不少于三处，每处Rjd≤30Ω。
　　5.3　避雷器接地引下线(即与配变外壳间的连线)越短越好。因为，即使0.6m长的接地线，其电感L约为1mH，在不大的雷电波陡度di/dt=10kA/μs时，接地线上的压降也达Ldi/dt≈10kV这样不小的数值。它和避雷器残压叠加作用在配变绝缘上，也将大大加剧破坏性。为此，对于高压侧，避雷器应装于高压跌落式熔断器的下端。这样不仅能减少接地引线的长度，也给避雷器安装预试带来方便(取下跌落式熔断器，做好安全措施即可进行，不会影响高压线路运行);其次当避雷器质量不良，放电不能熄弧时工频续流使高压跌落式熔断器熔断，熔管自动跌落，可避免因此造成对高压线路供电的影响，减少线路的跳闸率。