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【摘要】配电变压器的防雷保护一般是指在高压进线处装一组FS阀型或氧化锌避雷器，但由于这种防雷保护装置比较简单，防雷效果并不理想，导致常发生雷击事故。据统计，在整个配电变压器事故中，雷击事故占30% 以上，且近年来逐步上升。因而，提高配电变压器的防雷强度，防止雷电波对配电变压器的破坏，保证配电变压器安全运行是现今电力行业迫在眉睫的事情。本文系统探讨配电变压器的防雷保护措施，以期能提高配电变压器防雷水平。
【关键词】配电变压器；防雷保护；电力
相关资料显示，我国共有280个城市电网和 2400个县级农村电网，而每个电网都需要配备无数个配电变压器，加起来全国配电变压器数量达数百万台[1]。我国土地辽阔，且南北差异较大，雷暴日较多，有些南方地区的雷暴日高达100～130 天，雷击频繁，致使当地配电变压器深受雷电波严重破坏。配电变压器大量破坏不仅严重影响供电的稳定性与可靠性，还给供电企业带来极大的经济损失。因而，为防止雷电波对配电变压器的破坏，保证配电变压器安全运行，稳定、持续供电，加强配电变压器的防雷保护措施十分必要。
一、电变压器的防雷保护措施原理
目前，配电变压器的防雷保护是指在配电变压器的高压侧采用避雷器保护，即避雷器的接地线、变压器的金属外壳、变压器低压侧的中性点三点连接在一起接地。这也是许多权威资料提倡的防雷措施。然而，研究表明，仅在高压侧采用避雷器保护的配电变压器依然会受到雷电波的损坏。一般地区年损坏率为1%，在多雷地区损坏率可达5%以上，有个别雷暴日大于100天雷电活动异常强烈的地区配电变压器年损坏率竟高达50%[2]。究其原因，主要由于雷电波侵入配电变压器高压侧绕阻所引起的正、逆变换过电压造成。
1.正变换过电压
正变换过电压是指当雷电波由低压线路侵入时，就有冲击电流通过配电变压器的低压绕阻，且这个冲击电流同样按匝数比在高压绕阻上产生感应电动势，大大提高高压侧中性点电位，同时增加两者匝间与层间梯度电压。这种由低压进波在高压侧产生感应过电压就称为正变换电压。试验证明，当低压进波为10kV，接地电阻为5Ω时，则会出现高压绕阻上的层间梯度电压大于配电变压器的层间绝缘全波冲击强度1倍以上情况，这时，变压器层间绝缘一定会被击穿[3]。
2.逆变换过电压
当雷电波以侧面侵入3～10kV，引起避雷器动作时，则有大量的冲击电流流过接地电阻，产生压降。由于这个压降作用在低压绕阻的中性点上，致使中性点电位升高。若压线路较长，则低压线路相当于波阻抗接地。由于中性点电位的作用，有较大的冲击电流流过低压绕阻，且三相绕阻中流过的冲击电流大小相等，方向一致，产生的磁通在高压绕阻中按变压器匝数比感应出数值极高的脉冲电势。高压绕阻接呈星形，因而虽有脉冲电势却无冲击电流，且冲击电流只流通于低压绕阻中，高压绕阻中并没有对应平衡的冲击电流。因此，低压绕阻中的冲击电流全部成为激磁电流，产生极大的零序磁通，使高压侧能感应很高的电势[4]。由于避雷器残压固定了高压绕阻出线端电位，使感应电势沿着绕阻分布，且幅值在中性点时最大，因而，中性点绝缘极易被击穿。这种先由高压进波引起，进而由低压电磁感应至高压绕阻产生的电压，就称为逆变换过电压
一般情况下，配电变压器的防雷保护就是在配电变压器低压侧加装金属氧化物避雷器或普通阀型避雷器。这种保护方式是低避雷器的接地线、低压侧中性点、变压器金属外壳、变压器高四点连接在一起接地。试验证明，对绝缘良好的配电变压器，在高压侧装置避雷器时，依旧可能发生由于正、逆变换过电压造成的雷害事故。但在低压侧加装避雷器则可以有效将正、逆变换过电压限制在一定范围之内。因而，要使配电变压器少受雷电波侵袭，最好采用高、低压侧接地分开的保护方式。
这种保护方式利用大地衰减雷电波的作用，从而基本消除逆变换过电压，而正变换过电压也可以通过适当处理有效消除。这种保护方式不仅效果佳，且简单、经济，值得推广，但对低压侧接地电阻要求较高，推广力度有限。
二、配电变压器的防雷保护措施应用
我国大部分地区电网供电为35kV/10kV 配电网，因而电网中运行的配电变压器也大多为 10kV/4kV。而配电变压器的防雷保护仅在高压进线处装一组FS阀型或氧化锌避雷器，这种防雷保护装置在运行工程中有许多缺陷，防雷效果并不理想。因而，探讨配电变压器的防雷保护措施，增强高配电变压器的防雷能力十分迫切。
1.配电变压器的防雷保护出现的问题
由于我国雷暴日较多，尤其是南方地区，因而，电网的35kV变电所有设备和10kV高压配电线路的绝缘水平都比较高。然而，在配电变压器在定货时，由于供货厂家多，只单纯要求厂家提高外部线绝缘，并没有逐台考核配电变压器内部绝缘情况。这就导致配电变压器外绝缘水平较高，但内部绝缘水平却相当薄弱。因而，常常使配电变压器内部绝缘在配网遭受雷击或操作过电压时遭受损坏。
一般情况下，每年冬季或春季对10kV配电线路进行安全检查和线路清扫清除缺陷，但这个周期太长，对避雷装置检修力度是不够的。因而，致使避雷器常出现以下情况：①未能按周期进行试验。②接地电阻偏高或接地线开路。③安装位置不合理。④避雷器的额定电压高于配电线路的额定电压。⑤无避雷装置。这些原因常常使变压器由于配电线路的过电压水平较高而受到损坏。
2.配电变压器的防雷保护的有效措施
2.1定期预试和检修
对运行中的避雷器应结合线路检修和清扫进行预防性试验，及时更换不合格或有缺陷的避雷器。FS阀型避雷器在运行一段时间后，其绝缘电阻逐渐降低，工频放电电压也下降，当绝缘电阻低于2000MΩ，工频放电电压降低至23kV时，必须更换避雷器，否则线路接地频繁发生故障。例如，在发生雷击时，避雷器不能遮断工频续流，在内部过电压作用下放电爆炸，造成线路跳闸，配电变压器不能正常工作。
2.2避雷器与路额定电压相符
在选择避雷器时一定要考虑与线路额定电压相符。若避雷器额定电压高于设备额定电压，则会使设备在受雷击时失去可靠保护而受到损坏。若避雷器额定电压低于设备额定电压，则会导致避雷器在正常的过电压下水平下频繁动作引起线路接地跳闸。
2.3在配变低压侧装设保护装置
如果简单在10kV配变在进线处安装避雷器并不能有效保护配变低压绕阻，反而由于低压侧遭雷击造成高压侧因正变换过电压而被损坏。因而，在配变低压侧装设低压避雷器或500V的通讯用放电间隙保护器十分必要，这样的保护装置能将避雷器、变压器外壳、中性点可靠接地。其作用机制是：设备上绝缘所承受的电压仅为避雷器的残压，而雷击电流在接地电阻上的电压降在设备的内绝缘上并不起作用。
2.4在进线处装设电抗器
在配电变压器进线处装设电抗器可以阻止雷电波的入侵而起到保护变压器的作用。其中电抗器可以利用进线制作，即用进线绕成10～20 匝，直径为100mm的电感线圈。另外，确保避雷器接地良好，接地线联接可靠。同时，避雷器安装尽量靠近配电变压器，且不能用线路代替变压器。
结语
配电变压器的防雷保护措施有许多，且由于各地地理气候、配电变压器安装地点实际的差异而各有不同。因而，在现实生活中，要因地制宜，合理地选择、改进配电变压器的防雷保护措施，并加强配电变压器的运行管理，从而提高配电变压器防雷保护的效果，提高配电网供电可靠性与稳定性，保证配电网的安全运行。
参考文献
[1]徐鹏，李世元，甘鹏，李晓迅.雷击配电变压器事故分析及防雷措施研究[J].电瓷避雷器.2011（04）：58-62.
[2]甘鹏，李景禄.广西钦州配电变压器的防雷保护[J].电力建设.2011（08）：49-53.
[3]郝中朋，庞世军.大庆油田采油一厂6kv配电变压器的防雷保护[J].黑龙江科技信息.2014（13）：35.
[4]黄卫东.10kV配电变压器防雷保护措施技术分析[J].中国高新技术企业.2014（18）：134-135.
【关键词】配电变压器；防雷保护；电力
相关资料显示，我国共有280个城市电网和 2400个县级农村电网，而每个电网都需要配备无数个配电变压器，加起来全国配电变压器数量达数百万台[1]。我国土地辽阔，且南北差异较大，雷暴日较多，有些南方地区的雷暴日高达100～130 天，雷击频繁，致使当地配电变压器深受雷电波严重破坏。配电变压器大量破坏不仅严重影响供电的稳定性与可靠性，还给供电企业带来极大的经济损失。因而，为防止雷电波对配电变压器的破坏，保证配电变压器安全运行，稳定、持续供电，加强配电变压器的防雷保护措施十分必要。
一、电变压器的防雷保护措施原理
目前，配电变压器的防雷保护是指在配电变压器的高压侧采用避雷器保护，即避雷器的接地线、变压器的金属外壳、变压器低压侧的中性点三点连接在一起接地。这也是许多权威资料提倡的防雷措施。然而，研究表明，仅在高压侧采用避雷器保护的配电变压器依然会受到雷电波的损坏。一般地区年损坏率为1%，在多雷地区损坏率可达5%以上，有个别雷暴日大于100天雷电活动异常强烈的地区配电变压器年损坏率竟高达50%[2]。究其原因，主要由于雷电波侵入配电变压器高压侧绕阻所引起的正、逆变换过电压造成。
1.正变换过电压
正变换过电压是指当雷电波由低压线路侵入时，就有冲击电流通过配电变压器的低压绕阻，且这个冲击电流同样按匝数比在高压绕阻上产生感应电动势，大大提高高压侧中性点电位，同时增加两者匝间与层间梯度电压。这种由低压进波在高压侧产生感应过电压就称为正变换电压。试验证明，当低压进波为10kV，接地电阻为5Ω时，则会出现高压绕阻上的层间梯度电压大于配电变压器的层间绝缘全波冲击强度1倍以上情况，这时，变压器层间绝缘一定会被击穿[3]。
2.逆变换过电压
当雷电波以侧面侵入3～10kV，引起避雷器动作时，则有大量的冲击电流流过接地电阻，产生压降。由于这个压降作用在低压绕阻的中性点上，致使中性点电位升高。若压线路较长，则低压线路相当于波阻抗接地。由于中性点电位的作用，有较大的冲击电流流过低压绕阻，且三相绕阻中流过的冲击电流大小相等，方向一致，产生的磁通在高压绕阻中按变压器匝数比感应出数值极高的脉冲电势。高压绕阻接呈星形，因而虽有脉冲电势却无冲击电流，且冲击电流只流通于低压绕阻中，高压绕阻中并没有对应平衡的冲击电流。因此，低压绕阻中的冲击电流全部成为激磁电流，产生极大的零序磁通，使高压侧能感应很高的电势[4]。由于避雷器残压固定了高压绕阻出线端电位，使感应电势沿着绕阻分布，且幅值在中性点时最大，因而，中性点绝缘极易被击穿。这种先由高压进波引起，进而由低压电磁感应至高压绕阻产生的电压，就称为逆变换过电压
一般情况下，配电变压器的防雷保护就是在配电变压器低压侧加装金属氧化物避雷器或普通阀型避雷器。这种保护方式是低避雷器的接地线、低压侧中性点、变压器金属外壳、变压器高四点连接在一起接地。试验证明，对绝缘良好的配电变压器，在高压侧装置避雷器时，依旧可能发生由于正、逆变换过电压造成的雷害事故。但在低压侧加装避雷器则可以有效将正、逆变换过电压限制在一定范围之内。因而，要使配电变压器少受雷电波侵袭，最好采用高、低压侧接地分开的保护方式。
这种保护方式利用大地衰减雷电波的作用，从而基本消除逆变换过电压，而正变换过电压也可以通过适当处理有效消除。这种保护方式不仅效果佳，且简单、经济，值得推广，但对低压侧接地电阻要求较高，推广力度有限。
二、配电变压器的防雷保护措施应用
我国大部分地区电网供电为35kV/10kV 配电网，因而电网中运行的配电变压器也大多为 10kV/4kV。而配电变压器的防雷保护仅在高压进线处装一组FS阀型或氧化锌避雷器，这种防雷保护装置在运行工程中有许多缺陷，防雷效果并不理想。因而，探讨配电变压器的防雷保护措施，增强高配电变压器的防雷能力十分迫切。
1.配电变压器的防雷保护出现的问题
由于我国雷暴日较多，尤其是南方地区，因而，电网的35kV变电所有设备和10kV高压配电线路的绝缘水平都比较高。然而，在配电变压器在定货时，由于供货厂家多，只单纯要求厂家提高外部线绝缘，并没有逐台考核配电变压器内部绝缘情况。这就导致配电变压器外绝缘水平较高，但内部绝缘水平却相当薄弱。因而，常常使配电变压器内部绝缘在配网遭受雷击或操作过电压时遭受损坏。
一般情况下，每年冬季或春季对10kV配电线路进行安全检查和线路清扫清除缺陷，但这个周期太长，对避雷装置检修力度是不够的。因而，致使避雷器常出现以下情况：①未能按周期进行试验。②接地电阻偏高或接地线开路。③安装位置不合理。④避雷器的额定电压高于配电线路的额定电压。⑤无避雷装置。这些原因常常使变压器由于配电线路的过电压水平较高而受到损坏。
2.配电变压器的防雷保护的有效措施
2.1定期预试和检修
对运行中的避雷器应结合线路检修和清扫进行预防性试验，及时更换不合格或有缺陷的避雷器。FS阀型避雷器在运行一段时间后，其绝缘电阻逐渐降低，工频放电电压也下降，当绝缘电阻低于2000MΩ，工频放电电压降低至23kV时，必须更换避雷器，否则线路接地频繁发生故障。例如，在发生雷击时，避雷器不能遮断工频续流，在内部过电压作用下放电爆炸，造成线路跳闸，配电变压器不能正常工作。
2.2避雷器与路额定电压相符
在选择避雷器时一定要考虑与线路额定电压相符。若避雷器额定电压高于设备额定电压，则会使设备在受雷击时失去可靠保护而受到损坏。若避雷器额定电压低于设备额定电压，则会导致避雷器在正常的过电压下水平下频繁动作引起线路接地跳闸。
2.3在配变低压侧装设保护装置
如果简单在10kV配变在进线处安装避雷器并不能有效保护配变低压绕阻，反而由于低压侧遭雷击造成高压侧因正变换过电压而被损坏。因而，在配变低压侧装设低压避雷器或500V的通讯用放电间隙保护器十分必要，这样的保护装置能将避雷器、变压器外壳、中性点可靠接地。其作用机制是：设备上绝缘所承受的电压仅为避雷器的残压，而雷击电流在接地电阻上的电压降在设备的内绝缘上并不起作用。
2.4在进线处装设电抗器
在配电变压器进线处装设电抗器可以阻止雷电波的入侵而起到保护变压器的作用。其中电抗器可以利用进线制作，即用进线绕成10～20 匝，直径为100mm的电感线圈。另外，确保避雷器接地良好，接地线联接可靠。同时，避雷器安装尽量靠近配电变压器，且不能用线路代替变压器。
结语
配电变压器的防雷保护措施有许多，且由于各地地理气候、配电变压器安装地点实际的差异而各有不同。因而，在现实生活中，要因地制宜，合理地选择、改进配电变压器的防雷保护措施，并加强配电变压器的运行管理，从而提高配电变压器防雷保护的效果，提高配电网供电可靠性与稳定性，保证配电网的安全运行。
参考文献
[1]徐鹏，李世元，甘鹏，李晓迅.雷击配电变压器事故分析及防雷措施研究[J].电瓷避雷器.2011（04）：58-62.
[2]甘鹏，李景禄.广西钦州配电变压器的防雷保护[J].电力建设.2011（08）：49-53.
[3]郝中朋，庞世军.大庆油田采油一厂6kv配电变压器的防雷保护[J].黑龙江科技信息.2014（13）：35.
[4]黄卫东.10kV配电变压器防雷保护措施技术分析[J].中国高新技术企业.2014（18）：134-135.