交叉V字型绝缘避雷针在

一，导引：

35KV集电线路是我国现阶段运用较为广泛，担负着高压输变主要输配电的任务;而雷击受损在夏天的北方地区时有发生，因此，如何避免雷电在集电线上发生损毁，给风电场造成损失，显得尤为重要;

二，雷击现象

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，直击雷具有一定的破坏性。若风电场集电线路直接被雷击，那么电流会依附于接地引下线入地，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绝缘瓷瓶受损。

根据历年统计资料显示，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，即可导致电气设备损坏。

三，分析案例

山西某公司，输变电工区在2020年 11月6日对双井风场35KV集电Ⅱ、Ⅲ线下山段双回路巡视时，发现大面积瓷瓶放点缺陷。

原因分析：引起高压侧支柱瓷瓶放电的因素很多，瓷瓶表层的清洁，是否有裂纹，环境湿度等特殊天气（雷雨，大雾，大风，沙尘）都会有这种现象发生，尤其是室外高压设备。不外乎以下五点：

雷击放电;

瓷瓶质量问题;

瓷瓶污垢，放电;

天气大雨潮湿;

瓷瓶缺陷安装时造成，平时在检查不到位;

观察换下来的瓷瓶，发现瓷瓶放电都在靠近铁塔侧，放电程度都很严重;根据原因排除法：

1.瓷瓶质量问题;

瓷瓶是工程期间统一安装，都是同一批次的产品，如果是质量问题，那么其他线路也应该这样;

2.瓷瓶缺陷安装时造成，平时在检查不到位;

輸变电工区定期对线路检查巡视，上半年巡视不下于5次没有发现放电现象发生;

3.雷击放电;

11月了，雷雨季基本上已过，雷雨罕见发生;所以雷击现象几乎为零;

4.瓷瓶脏污;

山西某公司风场运行已有六年时间了，没人清理过瓷瓶脏污，不排除这个可能;不过，线路瓷瓶要脏都应该脏才对;唯独下山这段铁塔瓷瓶放电，理由不太成立;

5.天气大雨潮湿天气进入了秋后季节，阴雨难免、露水较多，这是不能排除此原因;不过，鉴于其他线路也应该同样放电才对;

分析以上原因，我们认为不能排除瓷瓶脏污和雨季潮湿这两个原因;

那么，进一步想想，就这两个简单的原因，会造成瓷瓶大面积放电、损毁？

除此之外，还应该再看看双井35kv集电Ⅱ、Ⅲ线双回路所处的具体环境，不能忽掠这个环境条件;就是Ⅱ、Ⅲ线双回路跨距较长，所处的位置正穿越黄榆线这两山之间的谷底，双井35kv集电Ⅱ、Ⅲ线双回路在上线路东侧山顶占了30%，下穿黄榆线谷底和从谷底向北攀上北侧黄榆线山腰的占了30%，另外的30%经过了山腰向上的山脊爬升到山顶。最终到达风电场的风机。

从故障时间段、地质条件来看，恰恰是线路穿越一个东西走廊的谷道，天气渐渐转冷的时节;伴着冬季渐近，西风逐渐增强，地面一部分热量释放，湿汽上升，正好经过这个走廊，潮湿雾汽聚集流过这个走廊，这个走廊成东西侧走廊，这个东西走廊很长，随着大量热湿气体凝聚成雾气，雾气增多，一部分潮湿雾汽上升形成雾云，雾云迅速上升，由于潮湿雾汽上升遇冷，云层体积缩小，质量加重，沟壑气体旋流受阻等原因;云层上升逐渐变缓，流动性也随之变缓，当湿气雾云集中在山腰约500米到600米左右上空停留时，雾云接近山顶时才会被山顶对流层吹散。这部分潮湿雾云，在体积缩小，分子运动缩短，接近北来的冷空气，又逐渐形成水颗粒，由于水颗粒聚集停留，自然形成一部分水滴，长此以往，当这部分潮湿云层的水滴大量覆着并聚集在线路绝缘瓷瓶上时，再加上挂上污尘较多瓷瓶，这部分灰尘瓷瓶吸附了潮湿水汽，瓷瓶爬电距离会自然缩短，这样会对双井35KV集电Ⅱ、Ⅲ线造成很不利的影响，而放电损坏额瓷瓶也大多集中在这个高度，脏污的瓷瓶绝缘较弱现象也表现出来，10月、11月也正好是每年的大风季，因脏污的瓷瓶绝缘较弱，经不住35KV满负荷高压波动，最终导致瓷瓶放电污闪，甚至击穿爆裂的放电现象;

如果此观点成立，造成了半山腰瓷瓶放电是由于潮湿、瓷瓶脏污、电压波动这三个因素造成;那么，想让瓷瓶不放电，首先得防止瓷瓶脏污、防止电压波动或是防止瓷瓶潮湿，只要这三个条件，具备其中之一，便可以达到瓷瓶的绝缘等级标准。那么，防止瓷瓶潮湿和防止电压波动，这两个条件很难做到，那就只好在防止瓷瓶脏污这个条件上下功夫、想办法了。

那么，脏污的瓷瓶在雷雨季，被雷电冲击会不会使之提前爆裂;答案是肯定的。

如果，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，即为雷击频繁发生。被击中的集电线路电压增高、电流增大;被雷电冲击会使之提前爆裂;基于此，从根本上需要减少风电场35kV集电线杆塔接地电阻。个别风电场由于地质条件等因素的影响，无法全面降低35KV集电线杆塔接地的电阻，针对此问题，我们还必须架设耦合接地线，以此来强化接地电阻，在风电场35kV集电线塔下方敷设网状地线，多设接地模块，而在地线的敷设过程中必须侧重于下述几方面：

首先，必须要具备一定的超强电流分流能力，进而从根本弱化强大雷击电流对风电场35kV集电线路所造成破坏性的影响，其次，必须具备降低线路过电压的功能。保证线路绝缘不受电压波动被击穿。这就同时要求绝缘子绝缘能力有所增强;再就是考虑是否能加装玻璃瓷瓶作为增强绝缘防护;

四、增加防护措施

1，可以在风电场线路杆塔上装置长针引雷器，由于长针引雷器具有一定的消雷性，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中杆塔的比率，控制雷击跳闸发生率。在线路上装置长针引雷器能够有效降低雷击跳闸率。这也就是国网采用此措施，通过实施也印证了此措施的有效性。可是线路杆塔上装置长针引雷器存在着一个问题，就是保护范围十分有限的缺点。

2，在雷电波经过的途径，交流无间隙金属氧化物避雷器用于保护交流输变电设备的绝缘，免受雷电过电压和操作过电压损害。适用于变压器、输电线路、配电屏、开关柜、电力计量箱、真空开关、并联补偿电容器、旋转电机及半导体器件等，过电压保护化合物阀片避雷设备的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。

但是也存在着使用寿命与偶然阀片粘连和不接续、过强电流击毁现象。

3，目前，现有条件下，我们知道玻璃瓷瓶是抗污、抗潮湿效果最好的，能否在此线路段考虑加装耐污的玻璃瓷瓶？不过，耐污玻璃瓷瓶有个缺点，就是抗雷击效果差，能否在铁塔瓷瓶导线两端，引入交叉V字型绝缘避雷针，没安避雷器的地方，加装个避雷器呢？

如此一来，瓷瓶不再担心脏污问题，再加上交叉V字绝缘避雷针的保护，这样就可以不至于造成玻璃瓷瓶，由于雷击损毁。成为线路的终极的一道防护，也是防潮湿放电的最佳防护措施，这种方式在山西某公司双井风电场试装，经过两年额测试，效果良好，减少了跳闸次数。

那么，瓷瓶脏污的潮湿问题可以得到有效解决，还可以有效解决雷击对35kv线路的伤害。

五， 35kV集电线路受雷击分析：

首先回到雷电的放电，雷电流的大小与许多因素有关，各地区有很大区别，一般平原地区比山地雷电流大，正闪电比负闪电大，第一闪击比随后闪击大。

从大量观测数据表明，一次闪电放电电荷Q可从零点几库仑到1000多庫仑。在一次雷击中，在同一地区它们的数量分布符合概率的正态分布。第一次负闪击的放电量在10多库仑者居多，从实验得出数据，当模拟电容内的电位梯度du/dl达到闪击值时就会发生闪击。当闪击一旦发生，云地之间即发生急剧的电荷中和。

A.雷电的特点：

1. 雷电冲击波的变化，雷电冲击波前时间，雷电冲击30%峰值与90%峰值时刻之间时间间隔T的1.67倍。半峰值时间（电流随时间衰减到峰值50 %的时间）：典型值为40sµ左右，变化范围为10 ～250sµ

雷电流特点：冲击电流大，其电流高达几万-几十万安培。 时间短 ，一般雷击分为三个阶段，即先导放电、主放电、余光放电。整个过程一般不会超过60微秒.

2.雷云向大地或雷云之间剧烈放电的现象称为闪击（这里以讨论前者为主），带负电荷的雷云向大地放电为负闪击，带正电荷的雷云向大地放电为正闪击，雷云对大地放电多为负闪击，其电流峰值以20～50KA居多。正闪击比负闪击猛烈，其电流幅值往往在100KA以上，我国黑龙江省近年曾发生过300KA正电荷闪击记录（通常200KA以上属少见）。

B.线路受到雷击：

线路受雷击后，绝缘子串二端电压升高，会引起绝缘子串闪络，根据雷击点位置不同，引起雷击闪络的原因，基本上有下列三种：

雷击线路附近的地面，在绝缘子二端产生电磁感应电压，通常称为感应雷过电压。

② 雷击塔顶或塔头附近避雷线，雷电流通过杆塔入地，杆塔电位升高，绝缘子串无发生闪络，当雷击架空避雷线档距中央时，地线电位升高，也可能引起导线、地线间的空气间隙闪络。这两种现在统称为反击。它们都是原来接地的物体（杆塔、避雷器），受雷击后电位升高，反过来对原来是高电位的导线放电。

③ 雷绕过避雷线，击中相导线，这种由导线电位升高所引起的绝缘子串闪络称为绕击。

在高压线路中，绕击与反击之和就是线路总的雷击闪络次数。绕击和反击时，雷电直接流过杆塔或导线。因此，这时产生的过电压又称为直击雷过电压。

六.提出新的设想：

其次，在解决雷击及潮湿问题上，本人有个大胆的想法：

就是，在瓷瓶铁塔上侧加装个双交叉V字型避雷针，呈对角斜向伸出，和瓷瓶方向呈一个角度，此避雷针不同与一般避雷针，这种双交叉V字型避雷针和铁塔的装设有一定绝缘距离，当遇雷雨放电，通过避雷针与铁塔的间隙便可放电，卸掉过压、电流，当此双交叉V字型避雷针在带电状态下，不与铁塔导通的情况下，由于线路带电，双交叉V字型避雷针与铁塔绝缘，带电线路与双交叉V字型避雷针金属之间产生感应带电，我们知道交流电有感应磁场效应，交流为50Hz就会产生50Hz的震动磁场，在双交叉V字型避雷针与线路的磁场间，产生电磁震荡，在震荡范围内，潮湿水粒、水滴也由于是导电体，也会产生共振，这种振动，约越靠近导线，振动效果越强;就像电磁灶一样，共振又会产生热效应，这样的话能否可以驱离瓷瓶附近的水滴，或分解瓷瓶上的湿气。另一方面，由于双交叉V字型避雷针与铁塔绝缘，由于静态波动，没有产生电流，双交叉V字型避雷针和线路间的损耗，相对应得线路电容损耗，线路电感损耗可以忽略，不过，这有待实际效果的检验？

这也就是双交叉V字型避雷针的工作原理，加上线路铁塔上侧避雷接地线引流的保护，既可以十分有效避免线路招雷击的几率，对于有些巨大雷电压、电流冲击集电线路瞬间，集电线传导出去到升压站需要毫秒差，此时，瞬间的巨大雷高压、高电流通过双交叉V字型避雷针的放电间隙也开始释放，释放同时，由于电压、电流有效释放，也减缓集电线路的传导速度，故此也减轻了各处避雷器释放量，分流可以减轻巨大雷电压、雷电流造成对避雷器损毁，而巨大的雷击电压、电流分流冲击在线路瞬间，或感应到35kv集电线路，线路上的高压瞬间反向感应到双交叉V字型避雷针，使双交叉V字型避雷针放电间隙产生巨大热量，这部分巨大瞬间的热量产生空气爆炸冲击波，这种空气冲击波也同时冲刷瓷瓶，使瓷瓶得到有效清洁，由于是V型角度，故此使得瓷瓶上半侧和两侧腰侧瓷瓶同时得到清理，更有效地保护了避雷器、瓷瓶的损坏，同时减少瓷瓶脏污潮湿的概率;

2，风电场35kV集电线路接地装置的优化，也是不可忽略的问题。

地线线路的反击耐雷水平不宜低于下表所列数值：

3，风电场35kV集电线路装置长针防雷装置也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。加装个双交叉V字型避雷针，以及瓷瓶加装玻璃瓷瓶防护，作为雷电防护的最后一道防线，可把雷电流、雷电压在击中集电线时得到初期释放，其他的残压、残流，交给避雷器去释放，有效地使避雷器的损坏率降到最低点;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。

七.35kV集电线路防雷击、防瓷瓶脏污潮湿进行优化处理;

综上所述，造成风电场35kV集电线路雷击跳闸的主要因素主要包括以下三点：

1.雷击输电线路造成线路电位呈几何型递增;

2.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，進而导致线路电位发生大幅度变化;

3.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

4.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;

5因此风电场35KV集电线路保护装置若监测到异常电流，那么在半秒钟内保护跳闸，防止故障蔓延。为减少跳闸频率，更好的保护集电线路，提出本人对风电场35kV集电线路防雷击措施建议及方案。

6.就是，采用交叉V字型绝缘避雷针保护绝缘子，装设杆塔避雷针引雷;加上风电场线路适当再布设些悬吊避雷器。这就是交叉V字型绝缘避雷针在35KV集电线路抗雷击优化及运用。（此方式未实施）

作者简介：姓名，童斌，现年58岁，在山西某公司输变电工区巡线工作，从事此工作达五年之久，对35KV线路雷击事件多年研究，借助中外有关文献提出改进方案;

以上资料内容，部分引用百度文库，在此表示感谢！本人观点仅供参考;只能起到抛砖引玉的作用，还希望恳请各位领导及专家能提出更好的观点、建议。