風(fēng)電場(chǎng)35kV集電線路避雷器防雷效果及運(yùn)行研究

張家偉

摘? 要：風(fēng)力資源作為一種清潔、可再生資源，在發(fā)電領(lǐng)域中廣泛地應(yīng)用，在各項(xiàng)技術(shù)不斷推動(dòng)下，風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)量位居世界前列，大大提升了我國(guó)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，推動(dòng)了風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)發(fā)展?；诖耍恼戮?5kV集電線路避雷器進(jìn)行分析，其次分析35kV集電線路避雷器在風(fēng)電場(chǎng)中的運(yùn)行效果，以期提升風(fēng)電場(chǎng)集電線路的穩(wěn)定性與安全性，減少風(fēng)電場(chǎng)雷擊事件的發(fā)生，保障風(fēng)電場(chǎng)平穩(wěn)有序運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電場(chǎng);避雷器;防雷效果;35kV

中圖分類號(hào)：TM863? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）27-0056-02

Abstract： As a clean and renewable resource， wind power resources are widely used in the field of power generation. With the continuous promotion of various technologies， the installed capacity of wind farms ranks in the forefront of the world， which greatly improves China's wind power generation technology and promotes the construction and development of wind farms. Based on this， this paper analyzes the 35kV collector line lightning arrester， and then analyzes the operation effect of the 35kV collector line lightning arrester in the wind farm， in order to improve the stability and safety of the wind farm collector line， reduce the occurrence of lightning strikes in the wind farm， and ensure the smooth and orderly operation of the wind farm.

Keywords： wind farm; lightning arrester; lightning protection effect; 35kV

引言

我國(guó)電力事業(yè)飛速發(fā)展，社會(huì)各界更加重視電網(wǎng)供電的安全性，合理的安裝風(fēng)電場(chǎng)避雷器線路，能夠提升線路運(yùn)行的可靠性，相關(guān)人員通過(guò)對(duì)35kV集電線路避雷器防雷效果分析，發(fā)現(xiàn)35kV集電線路在避雷器中的應(yīng)用效果顯著。因此，相關(guān)人員有必要就線路避雷器防雷效果進(jìn)行探討分析，確保通過(guò)合理的應(yīng)用35kV集電線路避雷器，最大化提升風(fēng)電場(chǎng)電網(wǎng)的防雷性，保證用電安全。

1 35kV集電線路避雷器分析

1.1 特點(diǎn)

35kV集電線路防雷避雷器通過(guò)連接件，連接兩個(gè)相線，避雷器裝置外部采用硅橡膠材料制成，材料主要是金屬氧化物、非線性電阻片，其中，連接件是由連接金具組成。35kV線路防雷避雷器一般用于35kV電壓等級(jí)且無(wú)屏蔽的地線中，在技術(shù)支持下，線路防雷避雷器就有良好的絕緣效果，如出現(xiàn)雷擊輸電線路時(shí)，防雷避雷器兩端的線路，在電壓的壓制下能夠限制一定的電流通過(guò)，有效提升了線路的耐力的耐雷水平，并且能夠更好保障避雷器裝置本身處于良好的運(yùn)行狀態(tài)。

1.2 線路避雷器工作原理

35kV集電線路避雷器本體視域空氣間隙串聯(lián)組合而成，線路不存在老化的問(wèn)題，若線路發(fā)生故障問(wèn)題時(shí)，避雷器本身的線路是不會(huì)發(fā)生線路故障的，對(duì)電網(wǎng)的正常運(yùn)行影響不大。35kV集電線路自身的優(yōu)勢(shì)，不存在引起避雷器本身故障問(wèn)題，大大降低了電網(wǎng)事故發(fā)生的幾率，在具體安裝避雷器過(guò)程中，安裝人員需要控制好避雷器與桿塔之間的間距，提升整體結(jié)構(gòu)的支撐效果。避雷器線路在輸電線路中，連接于絕緣子兩端的懸掛式新型避雷器，耐雷水平較高。當(dāng)雷擊桿塔時(shí)，部分雷電流流向桿塔，另一部流向大地，通過(guò)增設(shè)35kV集電線路防雷避雷器，雷電流的分流會(huì)從避雷線傳入相鄰的塔桿，因?qū)Ь€間的電磁感應(yīng)作用，導(dǎo)線和避雷線會(huì)產(chǎn)生耦合分量，耦合分量大大提升了導(dǎo)線的電位，從而減小了閃絡(luò)電壓。雷電流的波阻抗就是電壓波與電流波的比值，公式為：Z=U/I，雷電流比值作為重要的參數(shù)，能夠在雷電流中產(chǎn)生一定的阻抗;雷電流的幅值在受雷擊時(shí)用來(lái)衡量雷電流強(qiáng)度的重要指標(biāo)，受氣象與自然條件的影響較大，需要進(jìn)行實(shí)際的測(cè)量可以估算出數(shù)值，在具體計(jì)算中采用的是概率計(jì)算方法[1]。35kV集電線路避雷器耐雷水平的計(jì)算，需要具體結(jié)合感應(yīng)雷過(guò)的電壓，雷電流沒(méi)有直擊導(dǎo)線，在導(dǎo)線附近形成較大的電場(chǎng)，并通過(guò)周圍的空氣進(jìn)行傳播;直擊雷過(guò)電壓是雷電流直接打擊到導(dǎo)線或者是電桿，形成過(guò)電壓。在線路中裝置避雷器，當(dāng)線路遭受雷擊時(shí)，避雷器可第一時(shí)間作出接地動(dòng)作，防止事故的發(fā)生。

1.3 35kV集電線路耐雷分析

1.3.1 直擊雷電要害

35kV集電線路屬于重壓網(wǎng)絡(luò)，是防雷避雷器主要的配電網(wǎng)絡(luò)，線路的絕緣水平強(qiáng)，線路中存在避雷線、耦合地線、線路避雷器等設(shè)備，在雷雨天氣下，35kV集電線路能夠作為衡量風(fēng)雷性能的重要指標(biāo)，與此同時(shí)，線路的耐雷水平，與桿塔的尺寸、桿塔沖擊地電阻、絕緣子片數(shù)等因素影響，線路的總體耐雷水平存在一定的差異項(xiàng)。

1.3.2 感應(yīng)雷電侵害

直擊雷的危害性較大，發(fā)生此現(xiàn)象時(shí)，會(huì)猛烈放電，并同時(shí)伴有電效應(yīng)、熱效應(yīng)等，遭到雷擊的導(dǎo)線，會(huì)將雷電流向兩側(cè)分流，形成電壓波，針對(duì)架空線路的波阻在過(guò)電壓的情況下，電阻過(guò)大。

2 35kV集電線路避雷器在風(fēng)電場(chǎng)中的運(yùn)行效果

2.1 35kV集電線路避雷器在電網(wǎng)中的應(yīng)用

35kV集電線路避雷器不同的安裝方式產(chǎn)生的耐雷效果也不相同，當(dāng)雷云擊打線路桿塔頂部時(shí)，雷電總是作用于避雷器，同時(shí)，線路的避雷器會(huì)將雷電流進(jìn)行分流，并充分發(fā)揮線路避雷鉗的作用，確保線路絕緣不會(huì)產(chǎn)生其他的反應(yīng)。雷擊打桿塔頂部時(shí)，在電壓作用下，線路避雷器會(huì)迅速反應(yīng)，從而起到防雷的作用。

2.1.1 避雷器與線路絕緣子有效結(jié)合

35kV集電線路避雷器的主要作用就是減少線路絕緣子閃絡(luò)現(xiàn)象，不斷提升電網(wǎng)供電的穩(wěn)定性，由于線路避雷器的構(gòu)成較為復(fù)雜，包含了帶間隙和不帶間隙兩種情況，在風(fēng)電場(chǎng)實(shí)際建設(shè)過(guò)程中，35kV集電線路采用的是帶間隙或者不帶電間隙兩種情況，一般采用直連線路的方式，特殊情況下，采用串聯(lián)隔離器進(jìn)行絕緣。在35kV集電線路防雷避雷器正常運(yùn)行過(guò)程中，若避雷器主體發(fā)生故障，對(duì)系統(tǒng)自身的影響較小，需要合理地進(jìn)行串聯(lián)間隙調(diào)整[2]。要想從根本上提升線路的防雷能力，相關(guān)人員必須要對(duì)耐力性進(jìn)行系統(tǒng)的分析，相關(guān)研究人員需要結(jié)合實(shí)際線路運(yùn)行情況進(jìn)行分析，確保將避雷器與線路絕緣子相結(jié)合，不斷提升輸電線路運(yùn)行效率，增強(qiáng)供電的穩(wěn)定性。

2.1.2 避雷器防爆性能提升

雷擊產(chǎn)生的雷電流通過(guò)避雷器內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生高溫，加劇避雷器內(nèi)部的壓力，甚至造成內(nèi)部空氣膨脹爆炸。為減少雷擊事件的發(fā)生，必須提升避雷其運(yùn)行的穩(wěn)定性，不斷提升避雷器防爆效果。35kV集電線路在風(fēng)電場(chǎng)避雷器運(yùn)行中，具體選擇壓力釋放裝置，或者選擇防爆自動(dòng)隔離裝置，需要結(jié)合風(fēng)電場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行情況，35kV集電線路在正常運(yùn)行過(guò)程中，必須保證避雷器具備良好的密封性能，最大程度上提升35kV集電線路運(yùn)行的穩(wěn)定性。在具體的線路選擇上需要選擇要篩選性能高、穩(wěn)定性較好的避雷器線路，進(jìn)一步提升防雷器的防爆性能。

2.1.3 避雷器配置線路更加合理

避雷器中的保護(hù)電氣元件是重要的電波保護(hù)器，自身具備無(wú)間隙、無(wú)續(xù)電流殘壓低等優(yōu)勢(shì)，可有效限制內(nèi)部通過(guò)的高壓電流，因此，在線路的配置上更加合理化。同時(shí)，避雷器線路配置的科學(xué)性，能夠有效降低避雷器運(yùn)行成本，提升避雷器的運(yùn)行效果，避雷器在具體的應(yīng)用實(shí)踐中，需要具體結(jié)合35kV集電線路運(yùn)行情況，相關(guān)人員需要合理分析桿塔實(shí)際運(yùn)行情況，盡可能減少避雷器之間的間距，將35kV集電線路避雷器的安裝數(shù)量控制在合理的范圍內(nèi)。

2.2 接地電阻對(duì)雷擊桿塔防雷效果的研究

風(fēng)電場(chǎng)通常都建設(shè)于山區(qū)地帶，雷電出現(xiàn)時(shí)，集電線路容易發(fā)生雷擊跳閘的現(xiàn)象，同時(shí)，塔桿的接地電阻對(duì)線路的防雷能力影響較大，合理的配置塔桿線路能夠提升風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，相關(guān)研究人員通過(guò)建立防雷電模型進(jìn)行分析，具體探討風(fēng)電場(chǎng)中桿塔接點(diǎn)電阻與耐雷水平之間的關(guān)系。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，35kV集電線路桿塔接點(diǎn)電阻超標(biāo)的情況下，嚴(yán)重影響線路的耐雷水平，為保證桿塔的沖擊電阻小于100Ω，相關(guān)人員需要合理化地配置線路，減少雷電反擊的現(xiàn)象，盡可能減少雷擊跳閘發(fā)生的幾率[3]。通過(guò)建立仿真分析模型，進(jìn)一步分析超標(biāo)的桿塔耐雷水平，發(fā)現(xiàn)超標(biāo)嚴(yán)重的桿塔接地電阻越高，耐雷效果越差，同時(shí)，也是引起桿塔線路故障的主要原因。

2.3 避雷線對(duì)防雷效果的研究

提高35kV集電線路耐雷水平，能夠有效保障線路運(yùn)行的安全性，通過(guò)對(duì)35kV集電線路避雷器在風(fēng)電場(chǎng)中運(yùn)行效果進(jìn)行研究，相關(guān)人員通過(guò)仿真模型建立的方式，對(duì)防雷保護(hù)裝置進(jìn)行計(jì)算，并進(jìn)行仿真驗(yàn)證。經(jīng)過(guò)計(jì)算，分析避雷線對(duì)耐雷水平的影響，通常反擊耐雷水平是雷電流直接沖擊避雷線，不會(huì)令絕緣子串發(fā)生閃絡(luò)的最大雷電流。在具體的應(yīng)用中，避雷器對(duì)常見的土壤的電阻率和耐雷水平具有較高的要求，通過(guò)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)35kV集電線路測(cè)試數(shù)據(jù)的分析，能夠有效計(jì)算出反擊耐雷水平。35kV集電線路的進(jìn)線段是變電站主要的線路，加強(qiáng)對(duì)線路的保護(hù)，有利于做好防雷保護(hù)工作，最大程度上減少線路發(fā)生雷擊的幾率，通過(guò)對(duì)35kV集電線路實(shí)際勘察，發(fā)現(xiàn)集電線路本身存在諸多問(wèn)題，尤其多次遭受雷擊后，線路的穩(wěn)定性不佳，經(jīng)多次試驗(yàn)，可具體計(jì)算出雷電流的幅值，并判斷進(jìn)線段反擊耐雷擊水平。在仿真模擬結(jié)束后，相關(guān)人員需要，結(jié)合實(shí)際勘察的數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析，全面提升35kV集電線路的耐雷水平，并不斷優(yōu)化和改進(jìn)，全面提升風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電的穩(wěn)定性和安全性。針對(duì)35kV集電線路避雷器發(fā)生的事故，分析發(fā)現(xiàn)，單避雷線反擊耐雷水平較低，安裝雙避雷線路后，反擊耐雷水平明顯提升，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中有效規(guī)避雷擊帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，35kV集電線路在風(fēng)電場(chǎng)電網(wǎng)運(yùn)行中十分關(guān)鍵，線路的應(yīng)用效果顯著，通過(guò)對(duì)不同雷擊效果的反應(yīng)，相關(guān)人員需要正確選擇線路避雷器的使用方法、安裝方法。35kV集電線路為風(fēng)電場(chǎng)常用的架空線路，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，需要將線路雷擊跳閘發(fā)生幾率控制到最小，減少安全隱患的發(fā)生，保障風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，并推動(dòng)風(fēng)電工程可持續(xù)發(fā)展。

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