对吉安干式变压器的接地及防雷的分析

　　吉安干式变压器是普遍使用的关键设备，吉安干式变压器防雷是一个重要的课题。全国由于雷击而损坏的吉安干式变压器超过1%，多雷区可达5%.雷击不但带来吉安干式变压器及电气设备的损坏，还可能导至大面积的停电事故。吉安干式变压器的防雷效果主要由以下几个方面来决定：（1）避雷器；（2）接地方式；（3）接地电阻的大小。由于避雷器是一个器件，主要是质量问题，这里不讨论。我们主要讨论接地方式和接地电阻问题。

　　1吉安干式变压器的接地方式吉安干式变压器通常采用两种接地方式：一种是吉安干式变压器采用高压避雷器引下线，吉安干式变压器低压侧中性点、零线及吉安干式变压器外壳连接在一起共同接地方式。

　　这种接地方式简称为0P接地方式。如图（1）所示。

　　另一种接地方式，吉安干式变压器采用篼压避雷器引入接地桩接地，吉安干式变压器低压侧中性点、零线及吉安干式变压器外壳连接在一起，通过另一接地桩接地。这种接地方式简称为NP接地方式。如图（2）所示。

　　NP连接方式以上是吉安干式变压器通常采用的两种接地方式。

　　下面分析两种接地方式对防雷击的不同影响。

　　2两种接地方式对防雷击的不同影响2.1对雷击过程的分析当输电线遭受雷击时，雷云所带的大量电荷（设为正电荷）通过放电渠道落到输电线上，大量的自由电荷向输电线两端传播，在输电线上引起冲击电压波，称为雷电波。雷电波向输电线两端传播的速度接近光速。雷电波的波形图如图（3）所示：雷电波持续的时间只有几十微秒，而电压由零上升到最大值的时间只有几微秒。雷电波可以看成频率极高的周期波（这个电压波可以由傅立叶级数分解为基波及一系列的谐波）。当过电压波到达吉安干式变压器出线端时，相当于给吉安干式变压器上一个频率极高的篼电压。这一瞬变过程很快，在下，吉安干式变压器的很大，而l/toc比较小（C为匝间电容和线圈对地电容）。

　　假定吉安干式变压器篼压端的避雷器响应足够快，而接地电阻足够小的话，雷电波可以通过接地线引人地下。

　　但由于接地方式不同和接地电阻不能达到理想状态的原因，很有可能击穿吉安干式变压器，造成吉安干式变压器雷击损坏。下面先对接地方式进行分析。

　　0P接地保护方式的分析0P接地方式如图（1）所示。采用高压避雷器引下线，吉安干式变压器低压侧中性点零线及吉安干式变压器外壳连接在一起共同接地方式。当雷电波袭击时，使篼压侧避雷器动作，雷电流通过接地电阻在接地电阻上产生一个振荡的冲击电压，这个电压同时加在吉安干式变压器低压绕阻和低压线路上，由于低压线路的阻抗仅为400500欧姆，故该电压大部分加在低压绕阻上，通过吉安干式变压器铁芯的电磁耦合，在高压绕阻上会产生200-350KV的过电压，损坏高压绕阻。此外，由于该过电压是从篼压绕阻中性点向绕阻首端传递，高压避雷器不能保护位于在它前面的绕阻，造成高压绕阻的损坏。0P保护方式，其耐雷水平低，当接地电阻为10欧姆，流过避雷器的电流大于500A时，吉安干式变压器的高压绕阻绝缘会被击穿。

　　NP保护方式的分析NP保护方式见图（2）所示，是将高压避雷器的引下线单独接地。低压绕阻中性点零线和外壳连接在―起通过压敏电阻接地。

　　2.3.1消除逆变换电压NP保护方式利用大地对雷电波的衰减作用可基本消除逆变换过电压。由下式可求出距接地体k处的电位：2吐其中：p为土壤的电阻率；L为接地体的水平长度；h为接地体的垂直长度；I为泄漏雷电流的大小；X为距接地体的距离。

　　由于接地体2的存在将使地中的电场分布发生畸变，接地体2处的电位比上式求出的i值降低至20%左右，故逆变换过电压不能对吉安干式变压器造成损坏。由于将篼低压系统隔离，篼压侧的雷电波无法通过接地体人侵至低压绕阻及低压网络，不会产生逆变过电压。

　　2.3.2减小正变换电压当雷电波到达吉安干式变压器时，吉安干式变压器初、次级绕阻都会在外加电压作用下，通过吉安干式变压器的次级绕阻的冲击电流按变比感应出电动势，而使篼压绕阻的中性点电压升篼。但由于初、次绕阻接避雷器接地，次级绕阻通过压敏电阻接地保证两接地电阻在一定的范围之内（大于4欧姆），则基本可以减小40%的正变换电压。

　　3接地电阻的大小对防雷效果的影响接地电阻对防雷效果的影响很大，如果吉安干式变压器的容量大于A，则接地电阻要求小于4欧姆。如果接地电阻大于4欧姆，泄放电流（3000A；波头为1的斜角波）在接地电阻上产生一个很高的电压。这个电压会感应在低压绕阻和低压侧的电器上，造成吉安干式变压器及低压电器的损坏。对于有些在高电阻率的土壤地带，为能降低接地电阻，通常采用如下措施：（1）是延伸水平接地体，扩大接地网面积；（2）是在接地坑内填充长效化学降阻剂。通过以上措施保证接地体电阻小于等于4欧姆。

　　通过以上的分析，对吉安干式变压器的接地方式我们可以得出这样的结论：（1）采用NP的接地方式，可以减少雷击对吉安干式变压器造成的损坏（有资料显示，在多雷区吉安干式变压器的年损坏率从5%7%下降至1%左右）；⑵要保证接地电阻小于4欧姆；（3）可以在低压侧再加上避雷器和压敏电阻器以保证低压侧的电气设备。