風電場輸電線路防雷技術水平的提高和研究

楊志敏

（山東電力建設第三工程有限公司，山東 青島 266100）

由于發電能源的轉型和需求使得風電場建設規模變大，但在生產和運維的過程中，很多安全等問題也暴露出來，在安裝過程中如果不重視防雷等設施的安裝，容易造成線路、鐵塔遭受雷擊從而導致事故發生。電力運輸過程中最常見的就是因打雷而出現的系統跳閘或漏電現象，嚴重影響電力系統的安全穩定運行，甚至會帶來一系列安全事故。在輸電線路遭受到雷擊后,其產生的強電流,就會直接破壞其輸電線路的相應設備,嚴重的會直接導致電力系統無法運行。因此積極運用防雷技術,進而來保證輸電線路的穩定運行。

一、分析輸電線路雷電防護的重要性

通過對風電系統故障檢測結果發現，雷擊對輸電線路帶來的供電故障問題不在少數，特別是在一些雷電地區頻繁出現的區域中，只要發生電力系統故障問題，基本上都是因為雷擊所造成的，人民日常生活也會是到較大的影響。此外在一些山區地段，由于地理位置的原因，傳輸線會在大山上起伏架設，因此傳輸線會出現很大的垂直高度差，這就給冷熱空氣提供了很好的交替場所，空氣對流現象頻繁，傳輸線容易受到閃電的侵襲。所以在對線路初期設計的過程中，需要充分的考慮防雷結構設計的合理性和重要性。

二、優化風電場輸電線路防雷技術水平

（一）需要做好防直擊

首先是做好地下架設，風電場內因為要傳輸風機的控制信號，通常都會架設OPGW 地線或者是ADSS 地線，是可以通過分流和耦合等作用提高耐雷水平，地線是最為有效和基本的防雷措施，在雷電活動相對頻繁的地區，是可以通過采用架設耦合的方式提高耐雷水平。其次是架設耦合地線是指在導線的下方加掛地線，有文獻表明在采用架空地線后防雷效果不明顯的情況下，采用架設兩根耦合地線可以大大提高耐雷水平，并通過實例計算得出架設耦合地線后能使線路耦合系數增高百分之九十三，對繞組率進行降低，此外耦合地下也是可以采用地埋方式，沿著線路走向在土里進行埋設一到兩根，并且連接到下一個鐵塔接地裝置中。

（二）分析避雷器安裝

在1980 年國外學者便開始研究線路避雷工作的實際原理，然而我國主要是從一九九三年逐漸開始相關的研究，線路避雷針可以有效保護線路直擊雷，從而降低線路出現故障問題的頻率，例如可控放電型避雷針由金屬環、非線性電阻、儲能裝置、支架和可控針組成，在地面場強較低時，儲能裝置會將雷云電場下空氣中的電荷儲存，可控針在電場強度足夠高時突然發生電位跳躍式上升，釋放儲能裝置里的能量，自主引發上行先導，可以形成上行雷或者中和下行雷，從而發揮保護輸電線路的作用，和傳統的富蘭克林避雷器對比而言，這種避雷針能夠有效減少感應過電壓。

（三）分析線路間隔棒安裝

有些風電場考慮到導線防舞，在導線之間安裝間隔棒，但由于間隔棒的安裝角度、質量等因素在運行中有些間隔棒產生變形彎曲，反而導致線路間安全距離不夠，在遭受雷擊等情況下容易產生事故，因此在間隔棒的選材、安裝尤其是對阻尼間隔棒的橡膠部件要做檢查登記按規范施工。

（四）分析防閃絡

對于絕緣子的閃絡和絕緣組污穢間是存在較大的聯系，在空氣中灰塵雜質積落在絕緣子上，小雨或者是霧、雨雪天氣情況下，濕潤電解質會導致絕緣子表面導電概率增加，大氣過電壓作用下絕緣子串容易發生閃絡放電。有文獻分析了絕緣子閃落機理，分析表明絕緣子污穢程度、濕潤程度、過電壓大小這三個方面對絕緣子閃絡影響較大，設計前應考慮風電場周圍污穢情況的發展趨勢，在實際運行中需要對污穢進行及時清理，這些措施可以降低絕緣子閃絡，全面提高線路防雷水平。在此之外多回輸電線路受到雷擊的情況下，兩條或者是多條線路可能一同出現閃絡，對風電場的運行會帶來威脅。因此為了降低多回閃絡故障問題，研究人員在EMTDC 上建立輸電線路模型進行分析，不增加總閃絡率的基礎上，提出了新的多回線路絕緣等級高的不平衡設計方法，從而提供出全新的防雷設計思路。

總結：總而言之，雷擊桿塔和導線在輸電線路中是較為常見的事故，在實際設計中還需要充分的計算耐雷水平和雷擊跳閘率，科學合理采取某些措施，例如：增加絕緣子片數提高爬電距離、采用雙地線減小保護角等；運行后雷擊跳閘次數過多時，可以采取：降低接地電阻、增加耦合地線、及時清洗絕緣子、增加線路避雷器等措施。在此之外還要結合風電場的情況不同，采取針對性的防雷設計方案，保證風電場可以安全穩定運行。