风电场输电线路防雷技术水平的提高和研究

杨志敏

（山东电力建设第三工程有限公司，山东 青岛 266100）

由于发电能源的转型和需求使得风电场建设规模变大，但在生产和运维的过程中，很多安全等问题也暴露出来，在安装过程中如果不重视防雷等设施的安装，容易造成线路、铁塔遭受雷击从而导致事故发生。电力运输过程中最常见的就是因打雷而出现的系统跳闸或漏电现象，严重影响电力系统的安全稳定运行，甚至会带来一系列安全事故。在输电线路遭受到雷击后,其产生的强电流,就会直接破坏其输电线路的相应设备,严重的会直接导致电力系统无法运行。因此积极运用防雷技术,进而来保证输电线路的稳定运行。

一、分析输电线路雷电防护的重要性

通过对风电系统故障检测结果发现，雷击对输电线路带来的供电故障问题不在少数，特别是在一些雷电地区频繁出现的区域中，只要发生电力系统故障问题，基本上都是因为雷击所造成的，人民日常生活也会是到较大的影响。此外在一些山区地段，由于地理位置的原因，传输线会在大山上起伏架设，因此传输线会出现很大的垂直高度差，这就给冷热空气提供了很好的交替场所，空气对流现象频繁，传输线容易受到闪电的侵袭。所以在对线路初期设计的过程中，需要充分的考虑防雷结构设计的合理性和重要性。

二、优化风电场输电线路防雷技术水平

（一）需要做好防直击

首先是做好地下架设，风电场内因为要传输风机的控制信号，通常都会架设OPGW 地线或者是ADSS 地线，是可以通过分流和耦合等作用提高耐雷水平，地线是最为有效和基本的防雷措施，在雷电活动相对频繁的地区，是可以通过采用架设耦合的方式提高耐雷水平。其次是架设耦合地线是指在导线的下方加挂地线，有文献表明在采用架空地线后防雷效果不明显的情况下，采用架设两根耦合地线可以大大提高耐雷水平，并通过实例计算得出架设耦合地线后能使线路耦合系数增高百分之九十三，对绕组率进行降低，此外耦合地下也是可以采用地埋方式，沿着线路走向在土里进行埋设一到两根，并且连接到下一个铁塔接地装置中。

（二）分析避雷器安装

在1980 年国外学者便开始研究线路避雷工作的实际原理，然而我国主要是从一九九三年逐渐开始相关的研究，线路避雷针可以有效保护线路直击雷，从而降低线路出现故障问题的频率，例如可控放电型避雷针由金属环、非线性电阻、储能装置、支架和可控针组成，在地面场强较低时，储能装置会将雷云电场下空气中的电荷储存，可控针在电场强度足够高时突然发生电位跳跃式上升，释放储能装置里的能量，自主引发上行先导，可以形成上行雷或者中和下行雷，从而发挥保护输电线路的作用，和传统的富兰克林避雷器对比而言，这种避雷针能够有效减少感应过电压。

（三）分析线路间隔棒安装

有些风电场考虑到导线防舞，在导线之间安装间隔棒，但由于间隔棒的安装角度、质量等因素在运行中有些间隔棒产生变形弯曲，反而导致线路间安全距离不够，在遭受雷击等情况下容易产生事故，因此在间隔棒的选材、安装尤其是对阻尼间隔棒的橡胶部件要做检查登记按规范施工。

（四）分析防闪络

对于绝缘子的闪络和绝缘组污秽间是存在较大的联系，在空气中灰尘杂质积落在绝缘子上，小雨或者是雾、雨雪天气情况下，湿润电解质会导致绝缘子表面导电概率增加，大气过电压作用下绝缘子串容易发生闪络放电。有文献分析了绝缘子闪落机理，分析表明绝缘子污秽程度、湿润程度、过电压大小这三个方面对绝缘子闪络影响较大，设计前应考虑风电场周围污秽情况的发展趋势，在实际运行中需要对污秽进行及时清理，这些措施可以降低绝缘子闪络，全面提高线路防雷水平。在此之外多回输电线路受到雷击的情况下，两条或者是多条线路可能一同出现闪络，对风电场的运行会带来威胁。因此为了降低多回闪络故障问题，研究人员在EMTDC 上建立输电线路模型进行分析，不增加总闪络率的基础上，提出了新的多回线路绝缘等级高的不平衡设计方法，从而提供出全新的防雷设计思路。

总结：总而言之，雷击杆塔和导线在输电线路中是较为常见的事故，在实际设计中还需要充分的计算耐雷水平和雷击跳闸率，科学合理采取某些措施，例如：增加绝缘子片数提高爬电距离、采用双地线减小保护角等；运行后雷击跳闸次数过多时，可以采取：降低接地电阻、增加耦合地线、及时清洗绝缘子、增加线路避雷器等措施。在此之外还要结合风电场的情况不同，采取针对性的防雷设计方案，保证风电场可以安全稳定运行。