10 kV配电变压器雷击故障原因分及防雷改造措施.docVIP

10 kV配电变压器雷击故障原因分析及防雷改造措施 　　摘 要：目前，配电变压器是电力系统中的关键设备之一，极易遭受雷击，进而引发故障。因此，电力设计和运行部门应有效提高配电变压器的防雷性能。通过实例，对10 kV配电变压器的雷击故障进行了分析，并提出了防雷保护方案，以供相关单位参考和借鉴。 中国论文网 /1/viewhtm　　关键词：变压器；电力系统；配电线路；避雷器 　　中图分类号：TM862 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.05.150 　　雷电是指在强烈的对流天气下，云层之间、云层与大地间出现的短时间放电现象，其会对一定高度的建筑物、带电设施、人或动物造成危害。在整个供电网络中，配电变压器是易受到雷击的电力设备之一。配电变压器遭受雷击后，会导致线路频繁跳闸，进而影响整个电力系统运行的稳定性。因此，加强对配电变压器防雷措施的研究，对保证电力系统的安全有重要的意义。笔者结合某10 kV配电变压器雷击故障案例，分析了该事故的原因，提出了有针对性的防雷保护方案，并采用暂态分析软件ATP-EMTP对避雷器的防雷效果进行了仿真验证，以期提高配网供电的可靠性，减少雷击故障对人们造成的影响。 　　1 线路分析 　　某10 kV配电线路全长38 km，共设有410座基杆塔，每五座基杆塔T接外引了1台10 kV/400 V的变压器，以供施工场地使用。其总体供电方案如图1所示。 　　图1 施工供电方案 　　2 天气和配电变压器情况分析 　　2.1 天气情况 　　据了解，该配电线路地处地形复杂的山区，海拔相对较高，雷电活动频繁，加之该配电线路的防雷系统存在缺陷，自投入使用以来，常发生雷击故障，主要表现在以下2方面：①雷击跳闸率高，进而影响了施工进度；②受到雷电过电压的影响，变压器设备多次损坏。该线路部分雷击故障的信息如表1所示。 　　表1 雷击故障信息 　　停电时间 停电时长/h 事故结果 　　2013-06-17 15 变压器损坏 　　2013-07-19 3.6 线路跳闸 　　2013-07-28 4.2 线路跳闸 　　2013-08-29 21 变压器损坏 　　2013-09-09 43 变压器损坏 　　2013-10-01 17 线路跳闸 　　2013-12-11 39 多台变压器损坏 　　2014-03-01 57 多台变压器损坏 　　2014-04-19 37 多台变压器损坏 　　2.2 变压器情况 　　根据现场了解的情况，故障发生率最高的是10 kV配电线路上T接外引的10/0.4变压器。此外，经现场勘察发现，所有变压器均只在高压侧安装了高压避雷器，在低压侧未采取任何防雷措施。 　　3 事故原因分析 　　通过对事故现场的调研和分析，该配电线路频繁遭受雷击的原因如下。 　　3.1 雷电活动频繁 　　该配电线路地处多雷区，年平均雷暴日在60 d以上，雷电活动频繁，极易发生雷击故障。 　　雷电的放电现象包括雷云对地、雷云之间和雷云内部放电等，而大部分雷云放电现象都是在雷云之间出现的。雷云对地放电时，会形成直击雷，其到达地面时，会在极短的时间内释放大量的能量，具有极大的破坏力；雷云之间放电时，会因“静电感应”或“电磁感应”而在配电线路上产生感应雷过电压，雷云之间的放电越强烈、参与放电的云层离地面越近，产生的感应雷电压就越大。 　　3.2 变压器低压侧未安装避雷器 　　当配电线路遭受雷击时，由于雷电流的幅值较高，所以，在配电线路上会产生较大的电压降，位于配电变压器高压侧的避雷器会在第一时间导通，将雷电流引入大地。但此过程不是在瞬间完成的，因此，会在配电变压器高压侧产生较大的电压降，其计算公式为： 　　. （1） 　　式（1）中：Ug为配电变压器高压侧的电压降，kV；Ur为变压器高压侧避雷器的残压，kV；L为高压侧避雷器引下线的电感，μH；i为通过高压侧避雷器的电流，kA；R为通过高压侧避雷器的接地电阻，Ω。 　　假设变压器的变比为K，则在配电变压器低压侧的电压Ud=Ug/k.由于高压侧的电压Ug较大，所以，Ud也较大。当变压器低压侧遭受雷击时，由于其未安装避雷器，所以，无法将较大的雷电流迅速引入大地，雷电流将沿着线路进入低压侧的低压设备，进而损坏低压设备的绝缘。此外，变压器的正逆变换也会导致较大的雷电过电压进入高压侧，进而损坏高压侧设备的绝缘。 　　4 防雷改造方案 　　基于以上分析，为了解决该配电线路变压器防雷系统存在的实际问题，必须在雷电活动频繁、雷电事故多发区域的配电线路上适当增设避雷线和避雷器，防止线路遭受直击雷的破坏；在变压器低压侧增设低压避雷器，以防高压侧的雷电过电压进入低压侧、雷电直击变压器的低压侧。 　　5 ATP-EMTP仿真 　　ATP-EMTP是目前