風電場35kV集電線路雷擊原因分析及優化措施

吳益航

摘要：在自然條件惡劣的環境中，受雷電活動的強烈與地形等影響因素，雷擊輸電線路造成的事故率較高。而且雷電過電壓可以依附于線路傳導至風電場之中，也是影響風電場35kV集電線路穩定運行的重要因素。因此以風電場35kV集電線路雷擊原因分析及優化措施作為切入點進行深入的探究。

關鍵詞：風電場;35kV集電線路;雷擊原因;優化措施

中圖分類號：TB文獻標識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.02.092

1風電場35kV集電線路雷擊危害形式

風電場35kV集電線路雷擊危害形式按其傳播方式主要包括直擊雷與感應雷兩種，前者其中富有一定的能量，電壓峰值能夠超過五千千瓦，直接雷具有一定的破壞性。若風電場集電線路直接被雷擊，那么電流會依附于引下線入地，進而產生下述幾類影響：

第一種，電流會生成較大的電磁波，在電源線與信號線上感應極高的脈沖電壓;第二種，電流通過的途徑會有極高的熱量，進而導致火災及爆炸;第三種，電流流經的途中，物體水分因熱而發生汽化，因此膨脹，最終產生機械力，這能夠直接造成風電場建筑物結構受損。

而感應雷則因為雷云的影響，會生成感應電荷，感應電荷在短時間中無法被完全釋放，這會直接在導體上形成感應電位。通過實踐證實，常規的避雷針的引雷作用顯著性較明顯，雖然在避雷針上無法直觀的看到這個過程，不過在雷電傳導時所發揮的重要性不能忽略。因常規避雷針問題所導致的被保護物的損害事故發生率較高，同時會存在集合因素共同的作用及影響，這些因素會直接影響雷擊電流的強度、電流速度以及距離等。根據相關資料顯示，在雷電產生的磁場強度超過0.07Gs狀態下，風電場集成電路元件即可出現誤動;而在磁場強度超過2.4Cs狀態下，即可導致弱電設備損壞。

2風電場35kV集電線路雷擊跳閘原因

造成風電場35kV集電線路雷擊跳閘的主要因素主要包括下屬三點：第一點，雷擊輸電線路造成線路電位呈幾何型遞增;第二點，如果雷電一旦集中了避雷線，那么周圍一定范圍內的構筑物即可發生較強的電磁感應，進而導致線路電位發生大幅度變化;第三點，若雷電擊中避雷線，進而導致電線桿電位驟增;而上述則是直接導致風電場集電線路及設備電位差過大的根本因素，而電位差若超過絕緣子的耐壓性那么即可造成閃絡問題，因此風電場35KV集電線路若監測到異常電流，那么在半秒鐘內保護跳閘，防止故障蔓延。

3風電場35kV集電線路防雷擊優化措施

通過對風電場多年雷擊故障的分析，究其原因，桿塔接地電阻不良卸雷通道不佳，集電線路桿塔接地的電阻若過大，即為雷擊的核心成因。基于此，在射擊的過程中一定要從根本減少風電場35kV集電線桿塔接地電阻。個別風電場由于地理趨于等因素的影響，無法全面減少35KV集電線桿塔基底的電阻，針對此問題，我們要架設耦合接地線，以此弱化電阻，在風電場35kV集電線下方敷設地線，而在地線的敷設過程中必須側重于下述幾方面：首先，必須要具備一定的分流功能，進而從根本弱化雷擊對風電場35kV集電線所造成的影響，其次，必須具備降低線路絕緣的過電壓的功能。

可以在風電場線路桿塔上裝置長針，由于長針具有一定的消雷性，能夠最大限度的遏制風電場35kV集電線的雷電強度，進而規避閃絡問題;同時，其具有一定的驅雷性，因此能夠減少雷電的擊桿比率，控制雷擊跳閘發生率。在線路上裝置長針能夠有效降低雷擊跳閘率。通過實踐也印證了此措施的有效性。

在雷電波經過的途徑，二元化合物避雷設備閥片是將非線性電阻和電容進行有機的融合，而前者具有較強的阻值。在閥片上的電壓參數不超過一定系數的先決條件下，斜率會呈幾何型遞增，而閥片可以視作是一個自帶阻值的電阻。通過實踐證實，電壓持續提高，會造成閥片阻值衰減，換而言之，在過電壓保護區間中，其斜率無限接近于零。特別是在感應雷的防護上，金屬氧化物避雷設備優勢明顯。

風電場35kV集電線路接地裝置的優化。表征接地裝置電氣性能的參數即接地電阻，接地電阻的數值等于接地裝置相對于無窮遠零電位的電壓及通過接地裝置流入地中電流的比值。接地電阻的強弱，從根本體現了接地裝置散流電流、穩定電位能力以及保護性能的優劣。雷電沖擊接地裝置的時候，引起周圍土壤發生火花效應，當接地面積足夠大、接地電阻足夠小時，火花效應越不明顯，因此接地電阻的大小，會直接影響其保護有效性。所以在風電場35kV集電線路設計的過程中，電線桿接地形式與基礎形式存在內質關聯，而近年來，大多數風電場集電線路工程為了減少施工流程，因此只是在基坑底端設計接地極。但是為了達到相應的標準，在設計的過程中需敷設水平延伸接地極及深埋式接地極。

4總結

綜上所述，風電場35kV集電線路裝置長針防雷裝置能夠降低直擊雷的發生率，同時可以弱化雷擊對風電場的影響，安裝線路避雷設備能夠減少感應雷發生率，優化35kV集電線路接地裝置，可提高線路防雷性能。而通過實踐證實，以上措施能夠從根本上有效降低風電場35kV集電線路的雷害事故發生率。在我國風力發電技術不斷進步和電網安全可靠性日趨提升的背景下，加強對風電場集電線路雷擊故障的研究具有重要意義。

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