农网配变低压侧装设避雷器的必要性浅析

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摘 要： 近年来，随着整个国民经济的发展，我县电力事业发展很快，随着农网工程的改造完成，配电网络日益扩大，覆盖面积和用电量大幅度增长，城镇和乡村的配电变压器也逐渐地增多。因为我县处于桂北高寒山区，雷电活动频繁，对电力事业的发展带来很大威胁。特别是农村配电变压器，由于用户分散，架空出线很长，线路非常容易雷击损坏，造成用户长时间的停电，从而给国民经济和人民的生活造成不同程度的影响。为保证输电的效率和用电的可靠性和质量，公司研究决定改善城镇配电变压器防雷装置，在各10千伏Y/Y0接线的配电变压器低压侧装设低压避雷器。分析介绍避雷器的特点和工作原理，并对改善前后做出对比，阐述改善后获得的实际效益和社会效益，还有改善后存在的一些问题。

关键词： 低压避雷器；高压避雷器；技术参数；效益；特点；持续供电；问题；完善

0 引言

几年来，随着本县的农网工程改造的完成，农村供电能力和供电质量明显提高，农村生产和生活条件得到改善。由于我县处于桂北高寒山区，雷电活动频繁。雷击不仅会造成用户的线路和电力设备的损坏，对群众的生命安全也存在着很大的隐患。同时，对电力事业的发展也有很大威胁。为了保证输电的效率和用电的可靠性和质量，经过多年的实践生产总结，公司研究决定在各10千伏Y/Y0接线的配电变压器低压侧装设低压避雷器。

1 避雷器用途和介绍

我们知道，雷电过电压和内部过电压对运行中的配电线路和设备时常造成危害，单纯依靠提高设备绝缘水平来承受这两种过电压，不但在经济上是不合理的，而且在技术上往往也是不可能的。积极的办法是采用专门限制过电压的电器（避雷器），设备电压等级越高，降低绝缘水平所带来的经济效益越明显。将电压限制在一个合理的水平上，然后按此选用相应的设备绝缘水平，使得电力系统的过电压与绝缘合理配合。

避雷器是一种能释放过电压能量、限制过电压幅值，保护电力系统中各种电器设备免受雷电过电压、操作过电压、工频暂态过电压冲击而损坏的一个电器。避雷器通常接在被保护设备近旁，跨接于其端子之间，与被保护设备并联。当被保护设备在正常工作电压下运行时，避雷器不动作，一旦出现过电压，且危及被保护设备绝缘时，避雷器立即动作，将高电压冲击电流导向大地，从而限制电压幅值，保护电气设备绝缘。当过电压消失后，避雷器迅速恢复原状，使系统能够正常供电。

2 避雷器分类和工作原理

避雷器的类型主要有保护间隙、阀型避雷器和氧化锌避雷器。保护间隙主要用于限制大气过电压，一般用于配电系统、线路和变电所进线段保护。阀型避雷器与氧化锌避雷器用于变电所和发电厂的保护，在500KV及以下系统主要用于限制大气过电压，在超高压系统中还将用来限制内过电压或作内过电压的后备保护。

避雷器的保护特性是被保护设备绝缘的基础，避雷器保护性的提高与改善可有效实现被保护设备的安全运行，同时可有效降低设备的绝缘水平，进而降低成本。一般来说，避雷器必须符合以下基本要求才可应用：

1）能长期承受系统的持续运行电压，并可短时承受可能经常出现的暂时过电压。

2）在过电压作用下，其保护水平满足绝缘水平的要求。

3）能承受过电压作用下产生的能量。

4）过电压过去之后能迅速恢复正常工作状态。

避雷器的电气性能：

1）保护性：限制过电压，保护电气设备绝缘不至于受到过电压而损坏。

2）灭弧性：过电压引起避雷器内部火花间隙击穿，而火花间隙能够迅速熄灭电弧而不中断电力系统的正常供电。

3）通流能力：避雷器动作过程中，可能耐受通过它的各种电流而不致损坏。

主要电气参数：

1）灭弧电压：在保证灭弧（切断工频续流）的条件下，允许加在避雷器上的最高工频电压。

2）额定电压：指避雷器长期正常工作的工频电压，其额定电压与装设地点的电网额定电压一致。

3）工频放电电压：避雷器的通流能力有限，一般允许内部电压的情况不动作。但是，同倍过电压能量较大，避雷器在发生内部过电压时可能会引起爆炸，为此规定了这个电压数值，一般规定不小于系统最大相电压的3-3.5倍。

4）通流容量：避雷器的通流容量是表示阀片耐受雷电电流、工频续流和操作冲击电流的耐力。

5）冲击放电电压：指时间1.5-40微秒标准波预放电，时间为1.5-20微秒的冲击放电电压。

6）残压：避雷器的残压是指雷电流通过避雷器时，在避雷器两端的电压降，避雷器的残压越小说明阀性电阻片的通流能力越好。

7）保护比：指避雷器的残压与灭弧电压（峰值）之比，这个比值越小说明避雷器的性能越好。

避雷器的基本技术参数是根据工频过电压选择的，带有串联间隙的避雷器，其间隙灭弧电压不得低于其值，无间隙的金属氧化物避雷器，其额定电压（或称其为动作起始电压）和持续运行电压也由此确定。若避雷器的这些参数选择不当时，避雷器的损坏率会大大增加。

3 农网变压器低压侧装设避雷器的必要性分析

1）据调查了解，以前我县农村10千伏Y/Y0接线的配电变压器低压侧均未装设低压避雷器，这是农村配电变压器受雷击损坏的重要因素之一。因为农村配电变压器大都安装在野外的空旷之地，由于用户负荷分散，室外架空线路长，极易遭受雷击损坏。农村配电变压器在运行时，低压侧如果受雷击时，会产生正变换波，如果不装设低压避雷器的话，雷电波进入Y/Y0接线的变压器次极绕组时，就会在雷击电压的作用下，变压器次极绕组中出现相应的冲击电流按变比倍数感应出电动势，而使高压绕组中性点电位骤然升高，导致高压线圈被击穿。而这整个过程，高压避雷器都起不到保护作用。

2）当变压器高压侧受雷击时，高压避雷器放电，避雷器就会有大量雷电流通过。在接地电阻上产生电压降，同时作用在次级绕组的中性点上，而次级侧的三相绕组接近于零电位时，作用在三相绕组上的电位差将产生电流向低压线路传播，此电流通过电磁感应按变比倍数在高压侧中性点上产生反变换电压，能击穿高压中性点的绝缘，造成高压线路的故障，甚至损坏变压器。因为我县处于桂北高寒山区，雷电活动频繁。雷击隐患，和“安全生产预防为主”有一定的背离因素，再加上高压避雷器的维修周期短，不仅增加了检修人员的工作量和工作成本，而且也增加了停电检修的频率，这不仅影响了售电，也对供电的持续性和可靠性存在很大的危害。

3）安装低压避雷器后，如雷击在低压侧，在冲击电压的作用下，低压避雷器导通放电，冲击电流就会通过低压避雷器直接流入接地装置，配电变压器的绝缘上只留有少量的避雷器残压，就避免了对高、低压绕组绝缘的危害。如雷击在高压，在冲击电压的作用下，高压避雷器在冲击电压作用下瞬间导通，使变压器绕组绝缘免受冲击电流的影响。

在我县农村供电网内的配电变压器低压侧装设低压避雷器，不仅可以保护变压器的次级绕组，同时，当过电压从低压绕传递到高压绕组时，不致使高压绕组绝缘损坏。从而减少了用户线路和设备还有配电变压器事故的发生，对供电的可靠性和持续性也起到了很关键的作用。

4 农网变压器低压侧装设避雷器的后的社会和经济效益

因为我县处于桂北高寒山区，雷电活动频繁。这就加重避雷器操作任务的频繁次数和负担，同时也是加快配电变压器的老化和提高了故障率的一个重要因素。所以说，农网配电变压器低压侧装设避雷器是一项急需完成的任务。

最后，经过公司领导研究决定，在本县部分高雷地区的农网配电变压器低压侧上装设低压避雷器。共完成50多台农网配电变压器低压避雷器的装设。改造后的运行情况良好，提高了系统的安全性和可靠性，各项技术指标符合标准。公司明显降低设备的成本和维护的周期，减轻了供电所人员的巡视任务，逐渐适应了输电系统的可靠性和安全性基本要求。特别是在用电负荷逐年增大的情况下，连续供电是保证农业生产用电和生活用电稳定性和持续性的重要保障，也是供电部门保障输电和售电重要环节。

5 低压避雷器仍存的问题

自然条件与人为因素均会导致低压避雷器的损坏，比如常见的雷电、受潮、污闪等自然因素；避雷器本身的系统条件和自身故障也会导致其毁坏，这些都是破坏原因中的可查询因素，但在现实状况中仍有许多不明因素导致避雷器损坏，因此仍存在避雷器在运行中对事故原因不明确的问题。与此同时低压避雷器现存的一些不可避免的特点，如：低压避雷器的劣化速度的离散性，雷电、操作过电压、谐波、运行环境等随机因素，决定了其安全运行的可靠性。因此我们需要在今后的工作过程中深入分析并研究低压避雷器的安全运行环境，尽可能的预防并避免不安全因素的发生。

6 结语

低压避雷器的应用在本县各农网配电台区获得了成功，很大程度上消除了雷击的安全隐患，不仅保证了用户的低压线路和用电设备，也保证了配电变压器的正常运行，不仅为企业创造了实实在在的效益，其社会效益也是很显著的。设备安全性、可靠性技术指标的提高，其潜在的经济效益不可估量。相信，随着技术的不断发展和完善，低压避雷器在配电系统中大力推广应用将会取得更好的效果。

参考文献：

[1]《配电线路》[M].中国电力出版社，2006.

[2]《电工作业》[M].气象出版社，2004.

[3]部分文字参考“中国新闻网”.