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      山區(qū)雷擊配電變壓器事故及解決措施

      2017-06-27 18:35:41姜旺明
      科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2017年18期
      關(guān)鍵詞:雷擊山區(qū)配電

      姜旺明

      摘 要:文章中作者結(jié)合多年工作經(jīng)驗(yàn),對(duì)山區(qū)雷擊配電變壓器事故原因進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析,并提出了解決應(yīng)對(duì)措施,為配電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行提供一定參考依據(jù)。

      關(guān)鍵詞:山區(qū);配電;雷擊;變壓器

      配電網(wǎng)中,配電變壓器的主要作用是電能分配與電壓變換;配電變壓器被雷電擊壞事故時(shí)有發(fā)生,尤其在山區(qū)農(nóng)村電網(wǎng)中發(fā)生比例較大。我國(guó)農(nóng)村電網(wǎng)在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間升級(jí)改造后情況稍有改善,不過(guò)在雷害事故的防范,尤其在雷擊跳閘及擊壞配電變壓器事故防范上并未有明顯好轉(zhuǎn)。對(duì)配電網(wǎng)可靠性造成了很大破壞,無(wú)法保障山區(qū)農(nóng)民穩(wěn)定的電力供應(yīng)。因此,對(duì)山區(qū)雷擊配電變壓器事故原因分析并采取有效解決措施就顯得尤為重要。

      1 山區(qū)雷擊配電變壓器事故原因

      1.1 正變換、逆變換過(guò)電壓

      當(dāng)雷電擊中配電變壓器低壓側(cè)的線路后,沖擊電流在低壓繞組側(cè)形成,接地電流在接地電阻上產(chǎn)生壓降,低壓側(cè)中性點(diǎn)電位突然升高,產(chǎn)生危及低壓繞組的過(guò)電壓[1];此外,高壓繞組出現(xiàn)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),導(dǎo)致高壓側(cè)中性點(diǎn)電位顯著升高,同時(shí)疊加上繞組的相電壓,產(chǎn)生強(qiáng)度過(guò)高的過(guò)電壓擊穿層間絕緣,見(jiàn)圖1;反而言之,當(dāng)雷電擊中配電變壓器高壓側(cè)的線路,在避雷器發(fā)生反應(yīng)的同時(shí),高壓側(cè)避雷器將雷電流引入大地,接地電流在接地電阻上產(chǎn)生壓降[2]。低壓側(cè)繞組中性點(diǎn)受到壓降的作用,導(dǎo)致三相繞組電壓同時(shí)提升。還有,雷電流發(fā)生的磁通帶來(lái)很強(qiáng)的脈沖電勢(shì),沿高壓繞組在中性點(diǎn)達(dá)到最大幅值,擊穿中性點(diǎn)絕緣。此外匝間梯度電位大,易擊穿高壓繞組匝間、層間絕緣,見(jiàn)圖2。

      一般產(chǎn)生正逆變換過(guò)電壓原因有以下幾方面:配電變壓器位置安裝欠妥,易被雷電擊中;避雷器組發(fā)生某些功能性故障,其配設(shè)地線時(shí)沒(méi)有達(dá)到要求,雷電電流無(wú)法泄入大地;接地極電阻阻值超出允許范圍等。分析后不難發(fā)現(xiàn),低壓繞組過(guò)電壓是正、逆變換過(guò)電壓的源頭,所以應(yīng)對(duì)其幅值進(jìn)行控制,或者配設(shè)避雷器以滿足此要求。

      1.2 配電變壓器接地方式

      在配變高壓端設(shè)置避雷器,使變壓器低壓端中性點(diǎn)、接地線與其金屬外殼同步連接最終接地,他們有一樣的電位,所以變壓器主絕緣不用承受特大壓降,避雷器被雷電侵襲后電流沿著接地線排向大地。不過(guò),山區(qū)有的防雷設(shè)備、配變接地通常由兩條接地線接地單獨(dú)運(yùn)行,此種接線方式有很大安全隱患,比方說(shuō):若配電變壓器高壓端被雷電侵襲,高壓端電壓受到三方面電壓相加影響,公式如下:

      式中,ure為避雷器的殘壓;L為避雷器接地引線的等效電感;i為雷電電流。

      對(duì)應(yīng)的低壓側(cè)電壓為U2=iR,將U1-U2后可得出,因雷電較大引起避雷器中殘壓升高,最后擊穿中性點(diǎn)。

      1.3 避雷器的接地線問(wèn)題

      作為避雷器不可或缺的部分,接地線可以通過(guò)釋放電流來(lái)保護(hù)避雷器,現(xiàn)實(shí)是山區(qū)避雷器的接地線容易發(fā)生損壞、被偷等一系列問(wèn)題,極其難以管理,導(dǎo)致避雷器原本的保護(hù)功能因缺少接地線而喪失,嚴(yán)重威脅到了山區(qū)配電網(wǎng)運(yùn)行安全。

      2 解決山區(qū)雷擊配變器事故的方法

      2.1 及時(shí)更新避雷器

      山區(qū)避雷器要進(jìn)行適時(shí)更新、檢查,盡量采用氧化鋅避雷器,其具有如下優(yōu)勢(shì):

      (1)無(wú)間隙。通常在普通電壓情況中,氧化鋅能夠避免遭受強(qiáng)電流侵襲,且不需對(duì)間隙進(jìn)行串聯(lián),有效解決了傳統(tǒng)避雷器面臨的窘境,比方說(shuō):間隙放電、污穢及電壓不穩(wěn)等等。(2)沒(méi)有續(xù)流。氧化鋅的通過(guò)電流一般來(lái)說(shuō)非常小,故其絕緣性相對(duì)較好,工頻續(xù)流情況得到處理。通過(guò)對(duì)此種避雷器不斷實(shí)際應(yīng)用后發(fā)現(xiàn),其保護(hù)性能非常好,基本不可能因?yàn)榄h(huán)境濕度、溫度等因素干擾,對(duì)過(guò)電壓等問(wèn)題有不錯(cuò)的抗性。綜合來(lái)說(shuō)氧化鋅避雷器避雷性能更優(yōu),山區(qū)更應(yīng)安裝此種避雷器。

      2.2 更改配電變壓器防雷接地方式

      妥善連接配電變壓器低、高壓端避雷設(shè)備的接地線、低壓端中性點(diǎn)、變壓器金屬外殼等,將他們一起接地,接線模式要確保合理性、科學(xué)性,此種模式中,高壓端進(jìn)線的側(cè)電壓為3項(xiàng)電壓相加:避雷器殘壓+接地引線電壓+接地電阻電壓。

      這個(gè)時(shí)候,由于對(duì)接線方式進(jìn)行了調(diào)整,配電變壓器的外殼和中性點(diǎn)電壓相同,其電壓為:接地引線電壓加電流流經(jīng)接地電阻電壓。通過(guò)把他們相減發(fā)現(xiàn),在被雷電擊中后,避雷器會(huì)有反應(yīng),但由于殘壓低,并破壞不了變壓器的絕緣部分。

      2.3 限定配電變壓器和避雷器的接線距離

      通常情況下,接地線本身就有電感電壓降,計(jì)算公式如下:

      參考上述公式可以確定,UL與電感電壓呈正比,通俗來(lái)講即為:隨著接地線的長(zhǎng)度增加,點(diǎn)感電壓肯定隨之一同升高,點(diǎn)感電壓與避雷器殘壓一同給繞組施壓,造成主絕緣安全性受到破壞,所以如果要配電變壓器既安全又防雷電,有必要對(duì)UL進(jìn)行嚴(yán)格控制,盡量限制變壓器和避雷器間的距離,爭(zhēng)取應(yīng)用粗短的接地線。

      2.4 合理選用避雷器型號(hào)、做好定期維護(hù)

      首先,配電網(wǎng)中采用的避雷器應(yīng)擁有極好的保護(hù)功能,一般低殘壓、非線性避雷器MOA更具有優(yōu)勢(shì),優(yōu)先采用符合配網(wǎng)系統(tǒng)額定電壓的設(shè)備,如此才會(huì)更好起到防雷避雷、線路保護(hù)的作用。此外,要在配網(wǎng)運(yùn)行時(shí)對(duì)避雷設(shè)備進(jìn)行強(qiáng)化檢查,進(jìn)行定期試驗(yàn)并找出存在的問(wèn)題,最后針對(duì)性做出反應(yīng)迅速解決與排除故障。通過(guò)持續(xù)反復(fù)的檢查、測(cè)試,對(duì)避雷線工作模式及運(yùn)行狀態(tài)有一定了解,探究其有沒(méi)有隱性問(wèn)題,發(fā)現(xiàn)的隱患要及時(shí)處理,損壞的避雷設(shè)備要做到動(dòng)態(tài)更新,以保證避雷設(shè)備整潔安全。其次,筆者認(rèn)為設(shè)置巡查小組定期開(kāi)展巡查非常有意義,所有和配電變壓器工作有聯(lián)系的設(shè)備都要全部進(jìn)行檢查;同時(shí),與國(guó)家安全部門(mén)建立良好的鏈接,一起聯(lián)合對(duì)非法破壞分子進(jìn)行嚴(yán)厲打擊,保障配電系統(tǒng)安全性,對(duì)發(fā)現(xiàn)的避雷器故障問(wèn)題,及時(shí)采取控制、解決措施。

      3 結(jié)束語(yǔ)

      山區(qū)雷擊配電變壓器事故產(chǎn)生原因有很多種,主要成因體現(xiàn)為:傳統(tǒng)閥型避雷器功能相對(duì)更差,不能起到可靠的防雷作用;配變低壓端沒(méi)有設(shè)置避雷設(shè)備[3],導(dǎo)致避雷器時(shí)常受到雷電損壞;不合理的接地模式等,針對(duì)上述分析情況采取相應(yīng)措施,把問(wèn)題和故障都解決了,才能保障配電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

      參考文獻(xiàn)

      [1]趙猛,孫睿.配電變壓器雷害事故分析與防雷保護(hù)措施探討[J].科技資訊,2016,20(3):31-32.

      [2]周開(kāi)峰.配電變壓器受雷擊分析與防雷措施研究[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè),2016(12):116-117.

      [3]黃俊凱.雷擊配電變壓器事故分析及防雷措施研究[J].中國(guó)科技博覽,2016(2):26.

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