農村配電變壓器防雷接地方式改進探討

彭海雯

摘要：配電變壓器安全穩定運行是保證電力系統安全、穩定運行的重要因素，但是配電變壓器在運行時容易受到雷擊，尤其是農村地區，因此要做好農村配電變壓器防雷接地工作。文章針對農村配電變壓器傳統的防雷接地方式進行分析，提出適用于普通落雷區的OP與NP接地方式相結合的新型防雷接地方式，以提升農村配電變壓器的安全穩定運行幾率。

關鍵詞：農村地區；配電變壓器；防雷接地方式；OP接地方式；NP接地方式；電力系統 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM421 文章編號：1009-2374（2015）35-0034-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.35.017

農村地區的地域范圍較大，居民居住地相對較遠，因此農村地區的電網建設區域遼闊，線路經過的地區地形、地勢較為復雜，農村電網線路在雷電發生時容易受到雷擊而發生故障，要想使配電變壓器能夠安全穩定地運行，有效地減少電力企業不必要的經濟損失，就需要采取有效的防患方式來防止農村地區配電變壓器因雷擊出現故障。在農村配電變壓器的防雷接地方式中較為常見的是OP接地方式和NP接地方式。但是在實際的運行過程中，這兩種方式都有一定的缺陷。本文將從桿架式Y、yn0接線的配電變壓器防雷接地方式的角度出發，對目前較為常見的配電變壓器防雷接地方式進行分析討論，并提出了改進措施。

1 OP接地方式

依據以往的配電變壓器防雷接地的設計要求，“三點共一體”的接線方法就是當前最為完善的接地方式，“三點”就是高壓避雷器的接地引下線、配電變壓器的金屬外殼以及低壓側中性點，這種接地方式就是將這三點連接起來，后與接地裝置進行連接。在這種接地方式中，配電變壓器的容量小于100kVA時，接地裝置工頻的接地電阻就需要大于10Ω；當配電變壓器的容量大于等于100kVA時，接地裝置工頻接地電阻就不能大于4Ω。運用傳統的理論對于這種接地方式進行分析認為，雷電從高低壓線路侵入時，高低壓側的避雷器將電壓釋放，而因為變壓器的金屬外殼、低壓側中性點和避雷器的引下線是連成一體的，這樣就使變壓器繞組與油箱之間的電壓只是避雷器上殘留的電壓，同時低壓側的電位提高，這樣就緩解了高壓繞組主絕緣的負擔，對變壓器的損害也就不存在了。但是，這種OP接地方式有一個致命的弱點，就是這種OP接地方式無法避免配電變壓器的正、逆變換過電壓的出現，并且傳送到低壓側線路上的雷電壓會對低壓側用戶的人身和設備的安全帶來了威脅。

運用這種接地方式，如果電波從低壓側的線路進入到配電變壓器的低壓側，因為低壓繞組的中性點是直接接地的，低壓繞組上就會注入極大的雷電，電磁感應就會感應到高壓繞組上的高過電壓（即正變過電壓），這樣就會將配變絕緣直接擊穿。另外，如果雷電波從高壓線路進入到配電變壓器的高壓側，避雷器一開始會限制雷電壓的峰值，而在避雷器開始工作后，雷電流會通過避雷器到達接地電阻上，從而產生壓降，這個電壓利用低壓繞組的中性點傳達至低壓繞組和低壓線路上，低壓繞組會感應到這個電壓，同時由于低壓繞組與高壓繞組之間存在電磁感應，這樣就會在高壓繞組上按照變比出現高過電壓（即逆變換過電壓），最終會對變壓器絕緣帶來危害。

2 改進的接地方式

為了不受到正、逆變換過電壓的影響，電力企業在配電變壓器的低壓側也安裝了避雷器，如圖1所示，對低壓繞組會出現的過電壓進行一定的限制，對高壓繞組形成保護，獲得了不錯的效果。

但是，值得注意的是，高壓線路遇到雷擊的情況要比低壓側高，在這種形式下，高壓線路在遭受雷擊時，低壓繞組以及低壓避雷器的接地端和中性點會接受全部的接地裝置上產生的壓降。這樣，在低壓電網上出現過電壓時，就會因為抬高了低壓避雷器接地部分的電位，低壓避雷器沒有發揮作用，這樣對于逆變換過電壓的限制就失效了，對變壓器造成了巨大的損耗。并且低壓電網上的過電壓就會對連在低壓電網上的用戶低壓電器設備產生影響，甚至還會對用戶的人身安全帶來消極的影響。

3 新型的NP接地方式

為了減輕雷擊對電力設備的損害，電力部門正采取這種新型的NP接地方式，這種接地方式在四川省電力公司出版的《10kV及以下農網典型設計》藝術中進行了詳細的描述。該接地方式能有效區分高低壓接地網，使高壓側的避雷器直接接地，而上面提到的“三點”就會聯系在一起共同接地，如圖2所示：

在這樣的方式下，因為高壓側在遇到雷擊時無法將壓降轉至低壓側，大量的高壓雷電波在入地時會有所消耗，只有少部分的雷電波會通過大地傳至低壓繞組和變壓器的中性點上，這樣就會使得低壓側的電位的提升度不大，所以逆變換過電壓也較低，在一定程度上會限制到正變換過電壓和低壓避雷器，如果能合理處置低壓側接地體的阻率，那么正變換過電壓就有可能消除了。但是，我們也應該看出，這種經過改進的接地方式，高壓線圈與外殼間不僅要承擔避雷器上殘留的電壓，還要負荷起接地引線上的電感和電阻上出現的壓降，其在雷電流的沖擊下，帶來的損害也是不容小覷的，使這種接地方式的保護效果有所降低。在農村電網中，高壓線路遇到的雷電襲擊要比低線路多，這種接地方式還需要經過一定的改進。

4 接地方式的改進建議

為了大大減少雷擊給配電變壓器造成的損耗，可以在傳統接地方式的基礎上運用新型的接地方式，即OP接地方式和NP接地方式相結合的接地方式。這種接地方式就是將高壓避雷器接地引下線、配電變壓器的金屬外殼、低壓側的中性點以及低壓避雷器的接地引下線四點聯系起來，后在高壓側和低壓側均裝設接地引下線，共同使用接地網，具體可見圖3：

經過改進后的接地方式，首先，配電變壓器單獨承受避雷器殘壓，不會對變壓器產生直接的傷害；其次，因為雷電時配電變壓器高低壓側對地的阻抗大體上是并聯的，這樣接地電阻就減少了大約50%左右，雷電襲擊時壓降就會大幅度下降，有效地保障了低壓電網以及客戶的人身、設備的安全；最后，因為絕大多數的雷電流會從本側的接地引下線入地，這樣就極大地減少了逆變換、正變換電壓的出現。此外，對于配電變壓器防雷接地還可以從以下三個方面進行：首先，電力企業內部的相關工作人員在平時的日常工作中要嚴格地按照相關的規章制度的要求，定期對避雷器進行預防性試驗和相關維護，與此同時要建立科學、合理的試驗檔案，對于出現問題的配電變壓器及時進行更換；其次，對于電力企業來說在配電變壓器的選址上要盡量地選擇雷擊災害較少的地區，在農村地區配電線路的設計上，在處理好低壓出線的基礎上，勿將配電變壓器裝設在制高處，可極大地減少造成農村配電變壓器遭受雷擊的外部因素；最后，對于接地引下線的地表部分可以用瀝青進行保護或者PVC管的管套進行相應的保護，并且還可以使用四邊形放射狀的接地裝置，射線的長度不要超過100米，在放射線中間將地形和圖紙情況結合起來考慮，水平接地體埋深不能超過0.8米，同時可以在巖縫或者土層較厚的地方打入垂直接地極，而在水平放射線與垂直接地體的結合點使用接地模塊，增加與土地的接觸面積，促進雷電電壓的釋放，在水平放射線和垂直接地體的附近灌注膨潤土漿，間隔一定的距離用石塊堆砌防止水土流失，細土回埋并夯實。

5 結語

除了本文所列舉的配電變壓器防雷接地方式外，還有其他的防雷接地方式，在雷電災害多發的地區，還可以在配電變壓器的鐵心上安裝平衡繞組來對正、逆變換過電壓進行抑制以及在配電變壓配的內部裝設避雷器等的防雷保護方式。各個防雷保護方式都有各自的優勢和劣勢，電力企業應根據不同的地區自然環境的不同和雷擊災害的發生率等情況，綜合選擇相應的防雷接地方式，并對電力網絡進行全面仔細并及時有效的檢查，采取綜合防雷接地方式，以保障電力網絡的穩定運行，從而對人們的日常生產與生活提供充分的保證。

參考文獻

[1] 張振程.配電變壓器防雷措施的改進[J].內蒙古科技與經濟，2009，（8）.

[2] 馬福，湯李佳，彭厲.配電變壓器問題分析[J].電瓷避雷器，2008，（5）.

[3] 封崇益，陳鑄華.農村配電網線路和設備的防雷接地保護研究[J].湖南電力，2010，（2）.

（責任編輯：周 瓊）