風電場35kV架空線路防雷技術分析及措施

廣西卓潔電力工程檢修有限公司 王 飛

近年來，我國的電力技術不斷提升，使用風力發電得到了廣泛的應用。相比于傳統發電廠消耗能源的發電模式，使用風力發電更加清潔，能將可再生的風力資源進行合理利用，不僅節約了自然資源，也促進了電力事業的蓬勃發展。風電場的運行受到了社會各界的重點關注，風力發電的安全性需要得到保障。

風電場在建設過程中受到多種因素的影響，經常會出現將風電場建設在復雜的地形條件的位置上，需要通過架空線路的方式在野外建設風力發電場。這就形成了一定的矛盾問題，很多的風電場建設在山脊等特殊位置，處于雷電多發區域，這就很容易造成風電場在運行時受到雷電的襲擊，造成巨大的經濟損失。保障風電場的安全運行，需要針對性的解決防雷問題，提高風電場35kV架空線路的防雷技術，減少風電場遭受雷擊的頻率，通過技術的不斷創新，促進防雷措施有效解決問題。

1 35kV架空線路的跳閘原因

風電場在運行時會出現受雷擊跳閘的問題，原因是架空線路在過電情況下形成電流，導致架空線路的絕緣部分受到損害。根據風電場的實際建造地點分析，35kV架空線路會受到建造的塔桿外形、絕緣保護效果、電阻情況、周圍環境等多種因素影響。

1.1 雷擊原因分析

通過對多個風電場的雷擊案例進行分析，研究得出雷擊的原因多為避雷器失效引起。目前在風電場35kV架空線路防雷技術主要采用多種避雷器結合的形式進行防護，如對防雷器進行檢查，發現風電場的防雷裝置符合安全標準的情況下仍會發生多次雷擊的問題，表明當前的防雷措施不能有效對風電場進行防護，需不斷更新防雷措施，對避雷器進行升級。

1.2 標準因素

現階段風電場的防雷裝置普遍將防護值指定為5kA，當雷擊產生的電流超過這個數值時就會發生跳閘現象。但在風電場實際日常工作中，雷擊的電流額度是不能準確估算的，經常會有超出防護標準的雷擊電流出現而影響風電場的正常運行。針對這一情況，需根據風電場的建造地理位置進行實地的考察，對周圍一定范圍內的雷電強度進行數據的收集、再進行分析。如在風電場的周圍15公里內所收集的雷電電流數值經過測算高于5kA，說明風電場所設置防雷措施的額定電流標準過低，不能產生有效的防護作用，所設置的標準電流限制了防雷措施發揮出實際功能[1]。

1.3 保護模式

使用風力進行發電具有更多的技術優勢，能使用可再生能源為多個發電機提供動力，同時進行發電。在這一過程中進行能量的轉化，最終提供了電力進行輸送。在風電場的日常運行中需進行檢測和維修工作，及時解決風力發電機的故障問題，保障風電場的有序運行。現階段風電場的防雷技術主要是優先保護的運行模式，當發生絕緣損壞的情況下會立即斷電，保障風電場的安全。

但這種優先保護的模式對于電力維修人員也造成了一定的檢修難度。因為防雷措施的優先保護，任意不同的線路出現故障問題就會導致整個發電機的跳閘，不能準確判斷是哪一個線路出現的問題，需逐一進行排查，浪費了大量的精力，給維修人員造成了更多的工作負擔。如果風電場在受到雷擊襲擊時優先供電，就能避免風電場的立即斷電問題[2]。但容易出現避雷器的失效情況，造成風電場的火災等事故。為避免事故問題的發生，需構建更加復雜的避雷器防護等級，提高避雷器的保護效果的同時、減少由于避雷器的工作造成的風電場跳閘情況，結合實際的風電場運行情況去設置防護措施。

2 35kV架空線路避雷器分析

2.1 避雷器特點

風電場35kV架空線路所使用的避雷裝置，主要是利用連接功能將多個線路進行連接。避雷裝置的外部材質是使用絕緣材料制作，連接件發揮了傳輸的作用。通常風電場35kV架空線路所使用的避雷裝置是35kV電壓下的帶有接地功能的避雷器，在合理安裝和設計的情況下，能充分發揮出避雷器的實際效果，當遇到雷雨天氣，能在避雷器的作用下線路內的電流導向地面。設置標準電流的額度，在額度范圍內能防止風力發電機受到雷電形成的電流所損壞，對風電場具有重要的防護作用[3]。

2.2 架空線路避雷器的工作原理

風電場所使用的35kV架空線路的防雷裝置，主要是通過對線路的串聯原理進行工作。由于避雷器的特殊性，并不會造成線路的老化等問題，影響風力發電機的故障。通過運用35kV架空線路的風電場技術特點，避雷裝置在設置時幾乎不會出現自身的故障情況，能明顯的減少風電場的安全事故發生。在實際的避雷裝置使用中，需聘請專業技術人員進行安裝，要針對風力發電機的實際建造情況進行設置，提高避雷器的實際使用效果。

在風力發電機上安裝的避雷裝置要處于線路當中，使用更加先進的新型防雷技術可提高風電場的耐雷效果。當遇到雷雨天氣時，雷擊形成的電流能在避雷器的作用下，順著避雷器的接地線將電流導入地面，形成了有效的防護效果。在35kV架空線路上安裝防雷設備，可將雷電形成的電流進行分流，通過避雷設備的傳輸將會發生電磁感應現象，從而形成耦合分量，提高線路的電位，降低形成的閃絡電壓。在專業的算法下，可通過公式進行計算得出具體的電流強度數值。避雷器在風電場35kV架空線路的應用下，具有重要的雷電防護作用。

2.3 35kV架空線路的耐雷分析

發揮重要的防雷作用。風電場所使用的35kV架空線路是高電壓強度的線路，是防雷技術的防護關鍵。安裝防雷設備要重點關注絕緣材料的選擇，多種線路的安裝合理化，保障避雷裝置的有效運行。在不同的氣候地形條件下，雷電所形成的電流強度有所不同，要根據實際的防護需求進行防雷裝置的設置。要制定合理的防護指標，提高風電場的耐雷效果[4]。

感應雷電侵害。風力發電機的特殊性，經常在雷雨天氣里吸引雷電，雷電所形成的電流強度高時可對風電場造成重大的危害。雷雨天氣所形成的直擊雷會迅速的放電，且會出現電效應和熱效應等現象，對35kV架空線路的導線造成重要破壞。線路遇到大量的電流襲擊會出現過大的電阻影響發電機的運行，造成風電場跳閘等事故問題。

3 35kV架空線路的防雷措施

隨著對風電場35kV架空線路的防雷技術的發展，不斷對防雷設施進行了改造和升級，在原有的防雷技術的基礎上進行創新和發展，提高防雷措施的防護效果。根據風電場的建造位置，設計出更加符合當地的環境的雷電防護需求的避雷措施，按照雷電電流的數值進行等級的劃分，保障風電場35kV架空線路的雷電防護效果。通過防雷技術改造，提高雷擊電流的保護標準數值，劃分安全等級，以及其它的防雷技術來優化風電場的防雷措施[5]。

3.1 防雷技術改造的主要內容

雷電防護措施對風電場的防護，相比于傳統的雷電防護裝置，進行全新的技術升級與改造，需對風電場的修建場地的地形和氣候條件等，以及其他地形因素進行綜合分析，根據實地考察所得的數據，來針對性的進行防雷措施的設置。通過工作人員運用專業技術來進行風電場的避雷器安裝工作，重點注意以下方面。

對雷電形成的電流最大數值進行設置，形成多個等級的避雷器防護系統，保障低電流量的雷擊不會造成風電場的跳閘，避免出現不必要的斷電問題。對于高數值的雷擊電流，要設置高級的防護系統，保障避雷器能有效對風力發電機進行保護，不會產生重大的雷擊安全事故。

目前使用的架空線路的保護角度也不夠科學，經常受到地理位置的影響而降低雷電防護效果。在地形相對平緩的平原地區能發揮出更多的防護作用，但是對于地理位置不夠平坦的山地位置則會影響實際的防護效果。需針對性的調整架空線路的保護角度，不斷的提高防雷技術的科技水平，促使地線的保護角度更加的科學化和合理化，能提高防雷措施的防護效果。

在整個風力發電機的構造中，接地系統的合理性也會影響到線路的雷電防護效果。需對接地系統進行改造和升級，來提高避雷器的防護技術。可通過安裝脫離器，在架空線路的雷電多發位置安裝避雷裝置，設置避雷器的多級防護等方式，來提高風電場35kV架空線路的防雷效果。

3.2 防雷改造后的評估

對風電場35kV架空線路的防雷技術進行優化和升級，主要目標是提高風電場的安全性能，在遇到雷電天氣時，可避免雷電產生的電流過大，而對風力發電機造成損害，避免頻繁發生的風電場跳閘問題，尤其在多發雷電多發的地區和雷雨季節，更要重視對于風電場的雷電防護工作，保障電力輸送系統的安全運行。經過不斷的對防雷技術進行升級，極大的減少了風電場的跳閘情況，避免了嚴重的經濟損失。能達到防雷技術的改造目標，對全國各地的更電場都有很多的借鑒作用，并且可不斷完善防雷技術，在全國范圍內逐漸推廣。

3.3 防雷裝置在風電場中的實際應用

在風電場的避雷裝置安裝過程中，要根據實際的風電場建造情況進行多種因素的分析，針對性的進行防雷裝置的選擇和安裝。對安裝的方式不同，所形成的防雷效果也會發生差異。當遭遇雷電天氣時，避雷裝置可將雷擊電流導入地面，保障風力發電機的安全。

3.3.1 防雷裝置與線路絕緣子共同作用

防雷裝置通過減少作用于35kV架空線路的閃絡強度來保障風力發電機的安全性。風電場避雷器的結構在安裝時需具有較高的專業技術，且劃分為較為復雜的安裝，涵蓋了多種線路的防護設計情況。對于風電場的建造要根據實際情況進行分析，對于多種影響風電場避雷效果的因素進行綜合考量，選擇更加適宜的防雷裝置進行安裝。普遍上采用直連的形式，也存在著串聯的特殊安裝方式，保障線路的絕緣效果。在風電場的正常運行模式下，避雷裝置通常不會發生故障問題，且對風力發電機的影響較小，可忽略不計，不會對風電場的電力輸送造成影響。現階段的防雷技術不斷發展，想要提高風電場的雷電防護效果，需要由行業的技術人員進行更加深入的研究，對可能造成影響的因素進行綜合性的分析，使防雷裝置與線路絕緣子共同促進防雷效果的提升，保障風電場35kV架空線路的安全運行，可有效的提高風電場的防雷技術水平，促進供電系統的安全和穩定。

3.3.2 防雷裝置的防爆性能增強

防雷裝置在雷電電流通過時，會由于雷電電流過大而產生過熱現象，造成避雷器的高壓情況，導致避雷器發生爆炸問題，會影響到風電場的安全性能。想要避免避雷器的爆炸事件發生，須提高避雷器的防爆性能，確保避雷器的安全性。由于風電場的特殊性，使用的避雷裝置要由技術人員進行專門的調試和設定，安裝壓力釋放設施，或者安裝防爆設施。根據風電場的周圍地理環境和其他因素進行分析，要安裝密封性能更高的防雷裝置，提供更好的防護效果。在絕緣材料的選擇上也要選擇具有更高防護性能的絕緣材質，保障避雷設備的防爆性能，能符合風電場的防護標準。

3.2.3 優化防雷裝置的配置

防雷裝置的作用是保護線路不受損壞，要在避雷器的選擇上不斷優化配套的裝置，確保避雷器的使用優勢特點能充分發揮，使用更有利于避雷器運行的配套設施。通過更加科學合理的配置來提高避雷器的防護效果。在風電場的避雷器實際應用過程中，要由技術人員通過自身經驗的總結，使用更加先進的安裝方式來進行避雷器的設置，避免造成安裝不合理導致的防雷效果減弱情況。使用更加合理設置塔桿與地線的角度，能提高避雷裝置的防護效果。

3.3 接地電阻對風電場的防護效果

由于風力發電機的發電原理是借助風力進行能量的轉化，所以在風電場的修建時通常建造在野外，或者建造在地形復雜的山脊等位置。風電場的修建存在著相對復雜的特性，所以經常出現雷電襲擊的問題，造成風電場的跳閘等事故。在風力發電機運行時，接地電阻也會對雷電防護效果產生重要影響。更加科學合理的將發電機的角度與接地線進行設置，可減少雷擊的強度，提高風電場的安全性。技術人員在風電場的防雷技術研發時，通過模型的分析發現接地電阻與發電機的防雷技術間的聯系：在電阻過大時會降低35kV架空線路的耐雷效果，并且電阻越大防雷效果越弱。此外電阻過高還會產生塔桿的故障問題。

3.4 防雷線路對防雷效果的作用

科技的進步使風力發電的技術得到了普及，使用更加清潔的風力作為發電能源，使風力發電成為了新時期的高速發展的新興行業。對于風電場35kV架空線路的配套設施進行研究，提高風電場的運行穩定性，是新時期的重要工作目標。風電場的跳閘現象，成為了風電場較為普遍的故障問題。保障風電場35kV架空線路的防雷效果，需要確保線路的實際性能。在對防雷技術的研究過程中，對模型進行分析，可通過公式計算出雷電防護設施的實際防護數值，并在模擬風電場中進行結果的驗收。可得出結論，避雷器的線路可對雷電防護產生重要影響。

在風電場的實際運行中，雷電防護裝置會受到接地電阻和其他因素的影響，針對不同的情況產生防雷效果的差異性。所以在實際的防雷工作中，要對避雷器的線路進行定期的維護，保障避雷器的有效運行，不會降低防雷效果。通過對防雷技術的不斷改進和升級，來逐漸提高風電場35kV架空線路的安全性。

綜上，在風電場的實際運行過程中，受到地形和環境等多種因素的影響，容易產生雷電電流襲擊風電場、發生事故問題。防雷技術的研發對風電場的安全運行具有重要的保護作用。在風電場的35kV架空線路上安裝避雷器，可有效的避免風力發電機在雷雨天氣下受到雷擊而造成跳閘問題，給風電場造成嚴重的經濟損失。保障風電場的安全運行需不斷地對避雷器的耐雷效果進行研發，提高避雷裝置的雷電防護效果。