风电场35kV集电线路雷击原因分析及优化措施

吴益航

摘要：在自然条件恶劣的环境中，受雷电活动的强烈与地形等影响因素，雷击输电线路造成的事故率较高。而且雷电过电压可以依附于线路传导至风电场之中，也是影响风电场35kV集电线路稳定运行的重要因素。因此以风电场35kV集电线路雷击原因分析及优化措施作为切入点进行深入的探究。

关键词：风电场;35kV集电线路;雷击原因;优化措施

中图分类号：TB文献标识码：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.02.092

1风电场35kV集电线路雷击危害形式

风电场35kV集电线路雷击危害形式按其传播方式主要包括直击雷与感应雷两种，前者其中富有一定的能量，电压峰值能够超过五千千瓦，直接雷具有一定的破坏性。若风电场集电线路直接被雷击，那么电流会依附于引下线入地，进而产生下述几类影响：

第一种，电流会生成较大的电磁波，在电源线与信号线上感应极高的脉冲电压;第二种，电流通过的途径会有极高的热量，进而导致火灾及爆炸;第三种，电流流经的途中，物体水分因热而发生汽化，因此膨胀，最终产生机械力，这能够直接造成风电场建筑物结构受损。

而感应雷则因为雷云的影响，会生成感应电荷，感应电荷在短时间中无法被完全释放，这会直接在导体上形成感应电位。通过实践证实，常规的避雷针的引雷作用显著性较明显，虽然在避雷针上无法直观的看到这个过程，不过在雷电传导时所发挥的重要性不能忽略。因常规避雷针问题所导致的被保护物的损害事故发生率较高，同时会存在集合因素共同的作用及影响，这些因素会直接影响雷击电流的强度、电流速度以及距离等。根据相关资料显示，在雷电产生的磁场强度超过0.07Gs状态下，风电场集成电路元件即可出现误动;而在磁场强度超过2.4Cs状态下，即可导致弱电设备损坏。

2风电场35kV集电线路雷击跳闸原因

造成风电场35kV集电线路雷击跳闸的主要因素主要包括下属三点：第一点，雷击输电线路造成线路电位呈几何型递增;第二点，如果雷电一旦集中了避雷线，那么周围一定范围内的构筑物即可发生较强的电磁感应，进而导致线路电位发生大幅度变化;第三点，若雷电击中避雷线，进而导致电线杆电位骤增;而上述则是直接导致风电场集电线路及设备电位差过大的根本因素，而电位差若超过绝缘子的耐压性那么即可造成闪络问题，因此风电场35KV集电线路若监测到异常电流，那么在半秒钟内保护跳闸，防止故障蔓延。

3风电场35kV集电线路防雷击优化措施

通过对风电场多年雷击故障的分析，究其原因，杆塔接地电阻不良卸雷通道不佳，集电线路杆塔接地的电阻若过大，即为雷击的核心成因。基于此，在射击的过程中一定要从根本减少风电场35kV集电线杆塔接地电阻。个别风电场由于地理趋于等因素的影响，无法全面减少35KV集电线杆塔基底的电阻，针对此问题，我们要架设耦合接地线，以此弱化电阻，在风电场35kV集电线下方敷设地线，而在地线的敷设过程中必须侧重于下述几方面：首先，必须要具备一定的分流功能，进而从根本弱化雷击对风电场35kV集电线所造成的影响，其次，必须具备降低线路绝缘的过电压的功能。

可以在风电场线路杆塔上装置长针，由于长针具有一定的消雷性，能够最大限度的遏制风电场35kV集电线的雷电强度，进而规避闪络问题;同时，其具有一定的驱雷性，因此能够减少雷电的击杆比率，控制雷击跳闸发生率。在线路上装置长针能够有效降低雷击跳闸率。通过实践也印证了此措施的有效性。

在雷电波经过的途径，二元化合物避雷设备阀片是将非线性电阻和电容进行有机的融合，而前者具有较强的阻值。在阀片上的电压参数不超过一定系数的先决条件下，斜率会呈几何型递增，而阀片可以视作是一个自带阻值的电阻。通过实践证实，电压持续提高，会造成阀片阻值衰减，换而言之，在过电压保护区间中，其斜率无限接近于零。特别是在感应雷的防护上，金属氧化物避雷设备优势明显。

风电场35kV集电线路接地装置的优化。表征接地裝置电气性能的参数即接地电阻，接地电阻的数值等于接地裝置相对于无穷远零电位的电压及通过接地装置流入地中电流的比值。接地电阻的强弱，从根本体现了接地裝置散流电流、稳定电位能力以及保護性能的优劣。雷电冲击接地装置的时候，引起周围土壤发生火花效应，当接地面积足够大、接地电阻足够小时，火花效应越不明显，因此接地电阻的大小，会直接影响其保护有效性。所以在风电场35kV集电线路设计的过程中，电线杆接地形式与基础形式存在内质关联，而近年来，大多数风电场集电线路工程为了减少施工流程，因此只是在基坑底端设计接地极。但是为了达到相应的标准，在设计的过程中需敷设水平延伸接地极及深埋式接地极。

4总结

综上所述，风电场35kV集电线路装置长针防雷装置能够降低直击雷的发生率，同时可以弱化雷击对风电场的影响，安裝线路避雷设备能够减少感应雷发生率，优化35kV集电线路接地装置，可提高线路防雷性能。而通过实践证实，以上措施能够从根本上有效降低风电场35kV集电线路的雷害事故发生率。在我国风力发电技术不断进步和电网安全可靠性日趋提升的背景下，加强对风电场集电线路雷击故障的研究具有重要意义。

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