山区供电所10kV配变雷击损坏分析及对策

山区供电所10 kV配变雷击损坏分析及对策

吴洲

(广东电网湛江廉江供电局，广东 湛江 524400)

摘要：介绍了长山供电所10 kV配变遭雷击损坏情况并提出了相应对策，然后就其实施及效益进行了分析。

关键词：山区；供电所；10 kV配变；雷击

收稿日期:2015-04-27

作者简介：吴洲(1975—)，男，广东廉江人，助理工程师，研究方向：10 kV及以下配电运维管理。

0引言

廉江地处雷州半岛，雷暴天气频繁，因此电力设施遭雷击损坏的情况较严重。据统计，本局10 kV配电变压器受雷击烧坏占总台数7.8%以上，严重危及配电设备的安全，对配网线路的安全可靠运行带来了较大影响，也对社会经济发展及人民正常生活造成了严重损害。长山镇位于雷暴更为频繁的山区地带，10 kV配电变压器被雷击坏的情况更为严重，严重影响了本局的供电可靠率。为降低长山供电所10 kV配电变压器雷击台次，提高本局的供电可靠率，我们成立了专题小组围绕这一课题开展活动。

1名词解释

(1) 变压器台区：分柱式和落地式两种，主要由变压器、跌落式熔断器、高低压线、避雷器、接地装置及安装以上设备的金具和电杆等设备组成。(2) 避雷装置：由避雷针、避雷线、避雷器等和引下线、接地装置组成的防雷系统。(3) 接地装置：由接地体和接地线组成。(4) 过电压：电气设备在运行中承受正常的工作电压，但由于某种原因，如雷电侵入或电网内部操作、故障等常会产生异常的电压升高，即过电压。

2现状分析

小组成员选取一年内的配电变压器遭受雷击损坏情况进行统计分析，如表1所示。

表1　10 kV配电变压器雷击损坏情况分类统计表

从表1可知，配电变压器最常发生的是绝缘击穿损坏。

3目标值论证

3.1必要性

10 kV配变雷击率高，用户意见大，局领导对此极为重视。解决配电变压器问题，是正常用电和安全用电的必要保证，也是完成考核任务和减少经济损失、降低经营成本的迫切要求。

3.2可行性

(1) 计算可行。根据历年统计数据，结合2009年在被雷击的21台次10 kV配电变压器中变压器绝缘击穿有17台，占81%，若解决这个问题的90%，就可以减少15.3台次/年，完成活动目标值T=21-15.3=5.7台次/年<6台次/年。目标有一定难度，具有挑战性，相信通过小组成员的共同努力，一定能解决这个问题。(2) 现实条件。领导重视，加大对电网改造的投入，不断提高供电可靠性，同时加大了考核力度，注入了完成目标的动力。(3) 技术水平。专题小组有丰富的配网运行管理经验，有攻坚克难的勇气，有较高的技术及管理水平，有较强的团队精神。

4变压器绝缘击穿原因分析

(1) 避雷器交接试验不及时，现场及检查记录：1) 长山供电所因避雷器损坏导致雷击一次，占雷击总数4.76%，占比不大；2) 避雷器每年试验一次，且都有试验记录。所以非主因素。(2) 人员维护不到位，现场调查：长山是偏远山区，缺员较多，工作量大，但员工积极性高，对变压器的维护在时间上有时推迟，但不是主要因素。(3) 安装地势不合适，现场察看及检测：2009年长山供电所配变因安装地势不合适导致雷击一次，占雷击总数4.76%，但非主要因素。(4) 接地电阻过大，现场检测：1) 因接地电阻过大而被击坏的有3次，其中一次为接地引下线锈蚀、接触不良，散流能力不足导致；两次为地网锈蚀，散流能力不足导致。2) 根据规程要求：100 kVA以上变压器的接地电阻应不大于4 Ω，100 kVA以下变压器的接地电阻应不大于10 Ω；避雷器的接地电阻不宜大于10 Ω。长山供电所165台配变中只有3台圩镇配变容量大于100 kVA，专题小组用了15天的时间，在长山供电所的配合下完成了全部配变接地电阻的测量，结果显示，不是主因素。(5) 高、低压地网共用，现场勘察、分析：与高、低压地网共用因素有关而遭雷击的次数为17台次/年，占雷击总数76.2%，雷击率为9.7%，占比大。现有接地保护为OP方式(高、低压地网共用)，如图1所示。高、低压地网共用会产生以下问题：1) 正、逆变过电压：雷电波经过接地网入侵低压绕组，通过耦合在高压绕组上产生200～350 kV的过电压，而高压避雷器不能保护位于它前面的绕组，从而造成高压绕组损坏。2) 冲击电阻过大：由接地体侵入低压绕组的雷电压波头时间一般小于1 μs，产生的冲击电阻过大。3) 避雷器与配电变压器的伏秒特性不同步：由于冲击电阻的作用，加在低压绕组的冲击电压波陡度非常大、幅值较高，导致两者无法很好配合。4) 避雷器不易动作：雷电波是由接地体经零线反向入侵至低压线路，加在避雷器上的电压是由避雷器与低压线路波阻抗分压获得，因此不易动作。

图1　OP方式

5对策实施

采用NP保护方式，使高、低压接地网分开，加装阻雷器是消除雷电波产生正、逆变过电压现象的一项重要且有效的措施，据此我们制定了长山供电所配变地网改造方案，绘出了高、低压地网改造接线图(图2) 及施工图。

图2　高、低压地网改造接线图(NP方式)

6选材及施工

(1) 改造高压侧接地网，加装低压侧接地网。1) 首先检测原接地网电阻是否满足要求，若不满足则更换；增加低压接地网。2) 探测原接地网布置，找出电场衰减最快的位置，确定地网的走向，利用土壤对雷电波进行衰减。3) 选用14 m2圆钢做接地体，L50×5×2 500角钢作为地桩敷设安装。(2) 在低压侧接地网加装阻雷器，阻碍高压侧雷电流侵入低压绕组。1) 低压侧阻雷器的选定：通过可靠性及经济性等对比分析论证，zlq-3型阻雷器较适宜，我们决定选用该型号阻雷器。2) 安装阻雷器：按施工图进行安装。(3) 效果检查。引入NP保护方式后，有效减小了配变雷击损坏率，减少了用户停电时间，提高了供电可靠率，降低了经营成本。专题小组对同年5～10月份长山供电所的变压器台区设施受破坏情况进行了统计，具体情况如表2所示。

表2　活动后配变雷击明细

7效益分析

(1) 减少经济损失：活动前，共有21台次配电变压器被雷击，经济损失达37.8万元；活动后，由于高、低压侧地网分离，只有5台次，共损失9万元，减少经济损失28.8万元。(2) 减少供电电能损失：活动前，变压器雷击烧毁停止供电；活动后，以每个变压器平均50 kVA，24 h修复，电费均价0.7元计，功率因数为0.85，则可多增加电费收入50×0.85×24×(21-5)×0.7=11 424元≈1.1万元。专题活动当年减少经济损失值=28.8+1.1=29.9万元。(3) 社会效益：1) 减少了配电变压器的雷击损坏率，提高了配网运行的稳定性，提升了供电可靠率，提高了客户满意度，赢得客户广泛好评。2) 体现本局“主动承担社会责任、全力做好电力供应”的南网人精神，树立了廉江供电局的良好社会形象。

8结语

通过这次专题活动，在小组全体成员的集体努力下，我们成功解决了10 kV配电变压器遭雷击次数多的问题。同时，小组成员的质量意识、实践知识、个人能力等方面得到了显著提高。

[参考文献]

[1]万幸倍，奚积培.10 kV配电变压器防雷保护[J].高电压技术，1984(4)：55-58.

[2]关俊峰.新会区10 kV配电线路防雷研究[D].广州：华南理工大学，2012.

[3]张国慧.10 kV配网线路防雷技术措施探讨[J].机电信息，2011(33)：144-145，149.