配電變壓器的防雷保護措施
（一）在配電變壓器低壓倒加裝普通問型遇雪裡或金屬氧化物進雷器
執行經驗和試驗研究表明，對絕緣良好的配電變壓器，僅在高壓倒裝設避雷器時，仍會發生由於正、逆變換過電壓造成的霞客事故。這是因為高壓倒所裝設的避雷器對於正變換或逆變換過電壓都是無能為力的。正、逆變換過電壓作用下的層間梯度電壓與變壓器的臣比成正比，與繞組區數的分布有關，繞組首端、中部和末端均有可能損壞，但以末端較危險。
低壓側加裝避雷器可以將正逆變換過電壓限制在一定範圍之內，其接線圖如1－122所示。
為對低壓側加裝避雷器和不裝避雷器進行比較，我們引用北京電力試驗研究所等單位對一台y，yn0連線的50kva，10/0．4kv配電變壓器的試驗結果，如表1-50所示。圖1－123是相應的逆變換關係曲線。
表1-50 低壓側加裝避雷器的效果
圖1-122配電變壓器低壓側加裝避雷器接線圖
圖1－123 有與無低壓避雷器時變壓器產生的過電壓
uc、δu-無低壓避雷器時；u`c、δu-有低壓避雷器時
此種保護採用的低壓避雷器是 fs-0.38，接地電阻 r-5.3ω，10kv配電變壓器的出廠衝擊試驗電壓為75kv，可見，免低壓避雷器保護時，正、逆變換產生的過電壓對高壓繞組都是危險的；在有低壓避雷器保護時，若從高壓倒侵入的雷電波較強，逆變換引起的過電壓對高壓繞組仍有危險。
試驗表明，低壓側三相出線採用衝擊放電電壓和殘壓不超過1.5～2.0kv的低壓普問式避雷器或金屬氧化物避雷器保護是比較可靠的，與配電變壓器繞組的縱絕緣基本相配合。
我國各地的執行經驗也證明在配電變壓器低壓側加裝普通閥式避雷器或金屬氧化物避雷器是切實有效的措施。
例如，瀋陽地區某＿農村配電變壓器為si2型y，yn0接線，10kv的高壓側裝有閥式避雷器，過去執行中曾多次發生高壓繞組損壞（匝、層間損壞後主要方面）的雷害事故。後來，在部分多雷區變壓器上安裝fs�0．5型避雷器，對這種具有高、低壓避雷器保護的變壓器執行約200臺/年無一台損壞，而同一時期，該地的有高壓保護的變壓器在執行約1900臺/年中，雷擊損壞17臺。
又如，南方某多雷區的一台配電變壓器，型號為和，容量240kva，接線組別為y，yn0，2023年9月因雷擊損壞而更換。加裝低壓金屬氧化物避雷器後，2023年該地區為77個雷暴日，低壓避雷器的a相放電記錄器動作兩次，b相動作一次，證明該變壓器確已久雷，但變壓器完好無損。
圖1—124 10kv配電變壓器防雷保護接線圖
再加，上海供電局先後加裝武漢壓敏電阻廠的my31和湖北省隨州避雷器廠的fys一0.25後，配電變壓器的雷擊損壞率從2023年的4．17臺／百台·年·40雷目逐漸降低到2023年的0．47臺／百台·年·40雷日。其原理接線圖如圖1－124所示。
其安裝示意圖如圖1－125所示。
某 10kv／0.4kv，y，yn0配電變低壓側加裝與不裝壓敏電阻的耐雷水平分別是10ha和870a。
值得指出的是，有的配電變壓器加裝低壓閥式避雷器後，仍有少量雷擊損壞事故發生，其主要原因是：
(1)低壓避雷器殘壓偏高（2.1～2.6v），通過正、逆變換，特別是逆變換而使變壓器絕緣損壞。表1－51列出了東
北某電業局配電變壓器採用低壓閥式避雷器保護後的雷擊損壞情況。
表1－51 配電變壓器雷擊損壞情況統計裝
為減少或避免上述事故的發生，應將低壓側的fs型閥式避雷器改換為金屬氧化物避雷器。兩種型號避雷器的保護效果是不同的。簡要計算分析如下：
某配電變壓器的變比為10. 5/0. 4=26.
3。若高壓側避雷器動作，流經避雷器的雷流為3ka（幅值），則殘壓uc=cia=32×30.2=.
9.9kv（幅值）。
對於fs一0．22型閥式避雷器，其衝擊放電電壓uch＜2.0kv，取uch＝1.8kv（幅值），則作用在高壓繞組中性點電位為
u01=uchk+uc=1.8×26.3+39.9=87.24（幅值）
對於fs-0.38型閥式避雷器，其uch≤2.7kv（幅值），取uch=2.5kv，則作用在高壓繞組中性點的電位為
u01＝ 2．5 ×6．3十 39．9= 105．65kv（幅值）
對於fys-0．22型金屬氧化物避雷器，其動作電壓為550v±5%（幅值），此時
u01＝ 0.578×6．3十 39．9= 55.1kv（幅值）
對於 fys一0．38型金屬氧化物避雷器，其動作電壓為 800v±10％（幅值），此時
u01＝ 0.88 ×6．3十 39．9= 63kv（幅值）
由以上簡單計算可以看出：
l）避雷器的保護效能，對逆變換過電壓值的大小有直接影響，保護效能越好，逆變換過電壓越小。
2）fs型閥式避雷器動作後產生的逆變換過電壓遠遠超過配電變壓器的雷電衝擊絕緣水平75kv，也就是說，當雷電流較大時，在低壓測裝設避雷器來限制逆變換過電壓井不理想。而金屬氧化物避雷器則有明顯的優點。
（2）配電變壓器本身存在絕緣缺陷。
（3）配電變壓器接地電阻偏高。
如缺乏合適的避雷器，也可以採用一般的低壓避雷器和擊穿保險器或將低壓出線「街碼」鐵架或低壓瓷瓶腳連通零線共同接地，後者相當於一保護間隙，較簡便，但放電電壓較高，保護效果差一些。
對於y，yn0接線的配電變壓器，特別是低壓出線較長，易受雷擊或線路絕緣水平較高（例如採用木桿、石杆、木擔、瓷擔或高壓瓷瓶的低壓線路）的配電變壓器，低壓倒更有必要採取保護措施。
若某些地點雷電活動較劇烈，低壓線路較長，雷擊變壓器事故較多時，除在變壓器低壓倒出口安裝一級低壓避雷器以外，尚可在低壓倒出線20～40m左右（一檔）的地方再加裝一組避雷器，或將低壓絕緣子鐵腳接地，以提高保護的可靠性。
低壓側所裝避雷器與變壓器的電氣距離應不超過5m，越近越好，一般可裝於變壓器低壓出線總開關或總保險絲的外側，也可以用16銅線直接吊裝於低壓出口處的變壓器旁邊，與變壓器共用接地裝置。這樣，即使避雷器內部有問題造成接地短路，熔絲或連線引線也會熔斷將故障切除。
只要避雷器與被保護裝置的電氣距離不超過5m，裝於變壓器低壓倒出線的一組避雷器不但能夠保護變壓器，尚可以同時保護一路或幾路低壓出線的總電度表及其他電氣裝置。 著變壓器低壓側中性點不接地，為了防止中性點電位公升高時威脅人身和裝置安全，尚必須在中性點加裝一低壓擊穿保險器接地。它主要有兩方面的作用：
一是雷電波作用下，中性點出現危險的正、逆變換過電壓時，保險器擊穿，等於將中性點直接接地；二是當執行中變壓器絕緣擊穿，高壓竄入低壓系統時，保險器即自動放電，將低壓系統接地，保證低壓倒用電安全。
（二）採用y，zn接線的配電變壓器
由上所述，不管是正變換過電壓，還是逆變換過電壓，均是由於低壓繞組中有衝擊電流，並在高壓繞組中感應出高電壓而損壞變壓器的。所以著能減小或消除低壓繞組中的衝擊電流，就能降低或消除正、逆變換過電壓。低壓繞組採用曲折星形連線或z形連線可以實現這個目的。
通常採用的連線方式是y，zn11組別。
y，zn11連線的變壓器，其高壓倒接線與y，yn0接線的連線方法相同，都是星形接線，但低壓繞組連線則不同，y，zn11為曲折星形連線。曲折星形連線是把每一相繞組均分成兩個相等的部分，成為兩個半繞組分別繞在兩個鐵芯柱上，而把乙個鐵芯柱上的半繞組和另一鐵芯柱上的半繞組相反地串連起來，成為相繞組，再按星形連線法，把三相繞組的末端接在一起，如圖l－126所示。
y，zn11接線的配電變壓器，當其低壓三相進波或高壓倒進彼（單相、兩相、三相進波）時，每個鐵芯柱上有兩個半繞組，這兩個半繞組中流過的衝擊電流大小相等，但方向相反，如圖l－126箭頭所示。因此，這種繞組形成的衝擊零序阻抗很小，約為2ω衝擊電流在每乙個鐵芯柱上的總磁勢幾乎等於零，無論流過低壓繞組的衝擊電流有多大，每個鐵芯柱上的總磁勢都等於零，磁通也就等於零，從而在高壓繞組中幾乎沒有正、逆變換過電壓。誠然，由於結構及漏磁等原因，磁勢不會完全抵消，正、逆變換過電壓仍會存在，但只是數值很小而且。
由於這種結線的變壓器具有很好的防雷效能，因此被稱為防雷變壓器。
關於y，zn變壓器，在解放前及解放初期，我國華南地區曾採用過進口和國產的，有的執行了30年也未出過問題，但是對其明顯防雷效果的認識卻始於80年代初期。當時，國內執行的配電變壓器雷害較突出，援外的國產配電變壓器執行在非洲溼熱帶地區，雷暴日為130～154天，配變雷擊損壞率高達50%以上。為了弄清事故原因，國內開始研究y，zn
圖1－126 y，zn11連線的配電變壓器的接線圖和相量圖
（a）統組連線法及低壓倒進波；（b）高壓統組相量圖；(c）上半部相量圖；
（d）下半部相量圖；（e）低壓統組合成相量圖
配電變壓器的防雷效能及技術經濟效能和指標。
原北京電力試驗研究所對y，yn0和y，zn接線的兩台配電變壓器的逆變換作了對比試驗，其試驗結果如表1-52所示，試驗條件均為高壓三相進波，接地電阻10ω，低壓側未裝避雷器。
表1－52 y，yn0與y，zn11逆變換測量結果
6kv級配電變壓器高壓繞組主絕緣及中性點的基準衝擊絕緣強度為54.5kv，從表1－52可見，當比。460a時， y， yn0變壓器的外,早以超過了上述絕緣強度；而即使幾。
達到了11350a，y。zn11變壓器外。卻仍遠遠小於基準絕緣強度。
如按高壓中性點基準絕緣考慮，y，zn11的耐雷能力相當於y，yn0配電變壓器的30倍左右。
至於正變換過電壓試驗，上海交大和上海變壓器廠的試驗結果如表1－53所示，其接地電阻力5ω。
表 1-53 y,yn0與y,zn11正變換測量結果
由於低壓進波受低壓線路衝擊絕緣水平的限制，不可能太高。因此從正變換考慮，可以說y，zn11接線的配電變壓器是完全耐骨的。
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