风电场35kV集电线路避雷器防雷效果及运行研究

张家伟

摘  要：风力资源作为一种清洁、可再生资源，在发电领域中广泛地应用，在各项技术不断推动下，风电场装机量位居世界前列，大大提升了我國风力发电技术，推动了风电场建设发展。基于此，文章就35kV集电线路避雷器进行分析，其次分析35kV集电线路避雷器在风电场中的运行效果，以期提升风电场集电线路的稳定性与安全性，减少风电场雷击事件的发生，保障风电场平稳有序运行。

关键词：风电场;避雷器;防雷效果;35kV

中图分类号：TM863        文献标志码：A         文章编号：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

我国电力事业飞速发展，社会各界更加重视电网供电的安全性，合理的安装风电场避雷器线路，能够提升线路运行的可靠性，相关人员通过对35kV集电线路避雷器防雷效果分析，发现35kV集电线路在避雷器中的应用效果显著。因此，相关人员有必要就线路避雷器防雷效果进行探讨分析，确保通过合理的应用35kV集电线路避雷器，最大化提升风电场电网的防雷性，保证用电安全。

1 35kV集电线路避雷器分析

1.1 特点

35kV集电线路防雷避雷器通过连接件，连接两个相线，避雷器装置外部采用硅橡胶材料制成，材料主要是金属氧化物、非线性电阻片，其中，连接件是由连接金具组成。35kV线路防雷避雷器一般用于35kV电压等级且无屏蔽的地线中，在技术支持下，线路防雷避雷器就有良好的绝缘效果，如出现雷击输电线路时，防雷避雷器两端的线路，在电压的压制下能够限制一定的电流通过，有效提升了线路的耐力的耐雷水平，并且能够更好保障避雷器装置本身处于良好的运行状态。

1.2 线路避雷器工作原理

35kV集电线路避雷器本体视域空气间隙串联组合而成，线路不存在老化的问题，若线路发生故障问题时，避雷器本身的线路是不会发生线路故障的，对电网的正常运行影响不大。35kV集电线路自身的优势，不存在引起避雷器本身故障问题，大大降低了电网事故发生的几率，在具体安装避雷器过程中，安装人员需要控制好避雷器与杆塔之间的间距，提升整体结构的支撑效果。避雷器线路在输电线路中，连接于绝缘子两端的悬挂式新型避雷器，耐雷水平较高。当雷击杆塔时，部分雷电流流向杆塔，另一部流向大地，通过增设35kV集电线路防雷避雷器，雷电流的分流会从避雷线传入相邻的塔杆，因导线间的电磁感应作用，导线和避雷线会产生耦合分量，耦合分量大大提升了导线的电位，从而减小了闪络电压。雷电流的波阻抗就是电压波与电流波的比值，公式为：Z=U/I，雷电流比值作为重要的参数，能够在雷电流中产生一定的阻抗;雷电流的幅值在受雷击时用来衡量雷电流强度的重要指标，受气象与自然条件的影响较大，需要进行实际的测量可以估算出数值，在具体计算中采用的是概率计算方法[1]。35kV集电线路避雷器耐雷水平的计算，需要具体结合感应雷过的电压，雷电流没有直击导线，在导线附近形成较大的电场，并通过周围的空气进行传播;直击雷过电压是雷电流直接打击到导线或者是电杆，形成过电压。在线路中装置避雷器，当线路遭受雷击时，避雷器可第一时间作出接地动作，防止事故的发生。

1.3 35kV集电线路耐雷分析

1.3.1 直击雷电要害

35kV集电线路属于重压网络，是防雷避雷器主要的配电网络，线路的绝缘水平强，线路中存在避雷线、耦合地线、线路避雷器等设备，在雷雨天气下，35kV集电线路能够作为衡量风雷性能的重要指标，与此同时，线路的耐雷水平，与杆塔的尺寸、杆塔冲击地电阻、绝缘子片数等因素影响，线路的总体耐雷水平存在一定的差异项。

1.3.2 感应雷电侵害

直击雷的危害性较大，发生此现象时，会猛烈放电，并同时伴有电效应、热效应等，遭到雷击的导线，会将雷电流向两侧分流，形成电压波，针对架空线路的波阻在过电压的情况下，电阻过大。

2 35kV集电线路避雷器在风电场中的运行效果

2.1 35kV集电线路避雷器在电网中的应用

35kV集电线路避雷器不同的安装方式产生的耐雷效果也不相同，当雷云击打线路杆塔顶部时，雷电总是作用于避雷器，同时，线路的避雷器会将雷电流进行分流，并充分发挥线路避雷钳的作用，确保线路绝缘不会产生其他的反应。雷击打杆塔顶部时，在电压作用下，线路避雷器会迅速反应，从而起到防雷的作用。

2.1.1 避雷器与线路绝缘子有效结合

35kV集电线路避雷器的主要作用就是减少线路绝缘子闪络现象，不断提升电网供电的稳定性，由于线路避雷器的构成较为复杂，包含了带间隙和不带间隙两种情况，在风电场实际建设过程中，35kV集电线路采用的是带间隙或者不带电间隙两种情况，一般采用直连线路的方式，特殊情况下，采用串联隔离器进行绝缘。在35kV集电线路防雷避雷器正常运行过程中，若避雷器主体发生故障，对系统自身的影响较小，需要合理地进行串联间隙调整[2]。要想从根本上提升线路的防雷能力，相关人员必须要对耐力性进行系统的分析，相关研究人员需要结合实际线路运行情况进行分析，确保将避雷器与线路绝缘子相结合，不断提升输电线路运行效率，增强供电的稳定性。

2.1.2 避雷器防爆性能提升

雷击产生的雷电流通过避雷器内部会产生高温，加剧避雷器内部的压力，甚至造成内部空气膨胀爆炸。为减少雷击事件的发生，必须提升避雷其运行的稳定性，不断提升避雷器防爆效果。35kV集电线路在风电场避雷器运行中，具体选择压力释放装置，或者选择防爆自动隔离装置，需要结合风电场实际运行情况，35kV集电线路在正常运行过程中，必须保证避雷器具备良好的密封性能，最大程度上提升35kV集电线路运行的稳定性。在具体的线路选择上需要选择要筛选性能高、稳定性较好的避雷器线路，进一步提升防雷器的防爆性能。

2.1.3 避雷器配置线路更加合理

避雷器中的保护电气元件是重要的电波保护器，自身具备无间隙、无续电流残压低等优势，可有效限制内部通过的高压电流，因此，在线路的配置上更加合理化。同时，避雷器线路配置的科学性，能够有效降低避雷器运行成本，提升避雷器的运行效果，避雷器在具体的应用实践中，需要具体结合35kV集电线路运行情况，相关人员需要合理分析杆塔实际运行情况，尽可能减少避雷器之间的间距，将35kV集电线路避雷器的安装数量控制在合理的范围内。

2.2 接地电阻对雷击杆塔防雷效果的研究

风电场通常都建设于山区地带，雷电出现时，集电线路容易发生雷击跳闸的现象，同时，塔杆的接地电阻对线路的防雷能力影响较大，合理的配置塔杆线路能够提升风电场运行的稳定性，相关研究人员通过建立防雷电模型进行分析，具体探讨风电场中杆塔接点电阻与耐雷水平之间的关系。据不完全统计发现，35kV集电线路杆塔接点电阻超标的情况下，严重影响线路的耐雷水平，为保证杆塔的冲击电阻小于100Ω，相关人员需要合理化地配置线路，减少雷电反击的现象，尽可能减少雷击跳闸发生的几率[3]。通过建立仿真分析模型，进一步分析超标的杆塔耐雷水平，发现超标严重的杆塔接地电阻越高，耐雷效果越差，同时，也是引起杆塔线路故障的主要原因。

2.3 避雷线对防雷效果的研究

提高35kV集电线路耐雷水平，能够有效保障线路运行的安全性，通过对35kV集电线路避雷器在风电场中运行效果进行研究，相关人员通过仿真模型建立的方式，对防雷保护装置进行计算，并进行仿真验证。经过计算，分析避雷线对耐雷水平的影响，通常反击耐雷水平是雷电流直接冲击避雷线，不会令绝缘子串發生闪络的最大雷电流。在具体的应用中，避雷器对常见的土壤的电阻率和耐雷水平具有较高的要求，通过对风电场35kV集电线路测试数据的分析，能够有效计算出反击耐雷水平。35kV集电线路的进线段是变电站主要的线路，加强对线路的保护，有利于做好防雷保护工作，最大程度上减少线路发生雷击的几率，通过对35kV集电线路实际勘察，发现集电线路本身存在诸多问题，尤其多次遭受雷击后，线路的稳定性不佳，经多次试验，可具体计算出雷电流的幅值，并判断进线段反击耐雷击水平。在仿真模拟结束后，相关人员需要，结合实际勘察的数据，进行分析，全面提升35kV集电线路的耐雷水平，并不断优化和改进，全面提升风电场发电的稳定性和安全性。针对35kV集电线路避雷器发生的事故，分析发现，单避雷线反击耐雷水平较低，安装双避雷线路后，反击耐雷水平明显提升，在实际运行过程中有效规避雷击带来的风险。

3 结束语

综上所述，35kV集电线路在风电场电网运行中十分关键，线路的应用效果显著，通过对不同雷击效果的反应，相关人员需要正确选择线路避雷器的使用方法、安装方法。35kV集电线路为风电场常用的架空线路，在实际应用过程中，需要将线路雷击跳闸发生几率控制到最小，减少安全隐患的发生，保障风电场运行的安全性和稳定性，并推动风电工程可持续发展。

参考文献：

[1]赵国伟，白洁，李承，等.微地形环境下10kV配网雷害分析及防护措施优化配置[J].智慧电力，2020，48（04）：112-118.

[2]方雨，刘路，李景，等.10kV配电线路防雷研究[J].电工材料，2020（02）：9-12.

[3]李正.10kV配电网防雷技术研究[J].通信电源技术，2020，37（06）：101-102.