风电场35kV架空线路防雷技术分析及措施

广西卓洁电力工程检修有限公司 王 飞

近年来，我国的电力技术不断提升，使用风力发电得到了广泛的应用。相比于传统发电厂消耗能源的发电模式，使用风力发电更加清洁，能将可再生的风力资源进行合理利用，不仅节约了自然资源，也促进了电力事业的蓬勃发展。风电场的运行受到了社会各界的重点关注，风力发电的安全性需要得到保障。

风电场在建设过程中受到多种因素的影响，经常会出现将风电场建设在复杂的地形条件的位置上，需要通过架空线路的方式在野外建设风力发电场。这就形成了一定的矛盾问题，很多的风电场建设在山脊等特殊位置，处于雷电多发区域，这就很容易造成风电场在运行时受到雷电的袭击，造成巨大的经济损失。保障风电场的安全运行，需要针对性的解决防雷问题，提高风电场35kV架空线路的防雷技术，减少风电场遭受雷击的频率，通过技术的不断创新，促进防雷措施有效解决问题。

1 35kV架空线路的跳闸原因

风电场在运行时会出现受雷击跳闸的问题，原因是架空线路在过电情况下形成电流，导致架空线路的绝缘部分受到损害。根据风电场的实际建造地点分析，35kV架空线路会受到建造的塔杆外形、绝缘保护效果、电阻情况、周围环境等多种因素影响。

1.1 雷击原因分析

通过对多个风电场的雷击案例进行分析，研究得出雷击的原因多为避雷器失效引起。目前在风电场35kV架空线路防雷技术主要采用多种避雷器结合的形式进行防护，如对防雷器进行检查，发现风电场的防雷装置符合安全标准的情况下仍会发生多次雷击的问题，表明当前的防雷措施不能有效对风电场进行防护，需不断更新防雷措施，对避雷器进行升级。

1.2 标准因素

现阶段风电场的防雷装置普遍将防护值指定为5kA，当雷击产生的电流超过这个数值时就会发生跳闸现象。但在风电场实际日常工作中，雷击的电流额度是不能准确估算的，经常会有超出防护标准的雷击电流出现而影响风电场的正常运行。针对这一情况，需根据风电场的建造地理位置进行实地的考察，对周围一定范围内的雷电强度进行数据的收集、再进行分析。如在风电场的周围15公里内所收集的雷电电流数值经过测算高于5kA，说明风电场所设置防雷措施的额定电流标准过低，不能产生有效的防护作用，所设置的标准电流限制了防雷措施发挥出实际功能[1]。

1.3 保护模式

使用风力进行发电具有更多的技术优势，能使用可再生能源为多个发电机提供动力，同时进行发电。在这一过程中进行能量的转化，最终提供了电力进行输送。在风电场的日常运行中需进行检测和维修工作，及时解决风力发电机的故障问题，保障风电场的有序运行。现阶段风电场的防雷技术主要是优先保护的运行模式，当发生绝缘损坏的情况下会立即断电，保障风电场的安全。

但这种优先保护的模式对于电力维修人员也造成了一定的检修难度。因为防雷措施的优先保护，任意不同的线路出现故障问题就会导致整个发电机的跳闸，不能准确判断是哪一个线路出现的问题，需逐一进行排查，浪费了大量的精力，给维修人员造成了更多的工作负担。如果风电场在受到雷击袭击时优先供电，就能避免风电场的立即断电问题[2]。但容易出现避雷器的失效情况，造成风电场的火灾等事故。为避免事故问题的发生，需构建更加复杂的避雷器防护等级，提高避雷器的保护效果的同时、减少由于避雷器的工作造成的风电场跳闸情况，结合实际的风电场运行情况去设置防护措施。

2 35kV架空线路避雷器分析

2.1 避雷器特点

风电场35kV架空线路所使用的避雷装置，主要是利用连接功能将多个线路进行连接。避雷装置的外部材质是使用绝缘材料制作，连接件发挥了传输的作用。通常风电场35kV架空线路所使用的避雷装置是35kV电压下的带有接地功能的避雷器，在合理安装和设计的情况下，能充分发挥出避雷器的实际效果，当遇到雷雨天气，能在避雷器的作用下线路内的电流导向地面。设置标准电流的额度，在额度范围内能防止风力发电机受到雷电形成的电流所损坏，对风电场具有重要的防护作用[3]。

2.2 架空线路避雷器的工作原理

风电场所使用的35kV架空线路的防雷装置，主要是通过对线路的串联原理进行工作。由于避雷器的特殊性，并不会造成线路的老化等问题，影响风力发电机的故障。通过运用35kV架空线路的风电场技术特点，避雷装置在设置时几乎不会出现自身的故障情况，能明显的减少风电场的安全事故发生。在实际的避雷装置使用中，需聘请专业技术人员进行安装，要针对风力发电机的实际建造情况进行设置，提高避雷器的实际使用效果。

在风力发电机上安装的避雷装置要处于线路当中，使用更加先进的新型防雷技术可提高风电场的耐雷效果。当遇到雷雨天气时，雷击形成的电流能在避雷器的作用下，顺着避雷器的接地线将电流导入地面，形成了有效的防护效果。在35kV架空线路上安装防雷设备，可将雷电形成的电流进行分流，通过避雷设备的传输将会发生电磁感应现象，从而形成耦合分量，提高线路的电位，降低形成的闪络电压。在专业的算法下，可通过公式进行计算得出具体的电流强度数值。避雷器在风电场35kV架空线路的应用下，具有重要的雷电防护作用。

2.3 35kV架空线路的耐雷分析

发挥重要的防雷作用。风电场所使用的35kV架空线路是高电压强度的线路，是防雷技术的防护关键。安装防雷设备要重点关注绝缘材料的选择，多种线路的安装合理化，保障避雷装置的有效运行。在不同的气候地形条件下，雷电所形成的电流强度有所不同，要根据实际的防护需求进行防雷装置的设置。要制定合理的防护指标，提高风电场的耐雷效果[4]。

感应雷电侵害。风力发电机的特殊性，经常在雷雨天气里吸引雷电，雷电所形成的电流强度高时可对风电场造成重大的危害。雷雨天气所形成的直击雷会迅速的放电，且会出现电效应和热效应等现象，对35kV架空线路的导线造成重要破坏。线路遇到大量的电流袭击会出现过大的电阻影响发电机的运行，造成风电场跳闸等事故问题。

3 35kV架空线路的防雷措施

随着对风电场35kV架空线路的防雷技术的发展，不断对防雷设施进行了改造和升级，在原有的防雷技术的基础上进行创新和发展，提高防雷措施的防护效果。根据风电场的建造位置，设计出更加符合当地的环境的雷电防护需求的避雷措施，按照雷电电流的数值进行等级的划分，保障风电场35kV架空线路的雷电防护效果。通过防雷技术改造，提高雷击电流的保护标准数值，划分安全等级，以及其它的防雷技术来优化风电场的防雷措施[5]。

3.1 防雷技术改造的主要内容

雷电防护措施对风电场的防护，相比于传统的雷电防护装置，进行全新的技术升级与改造，需对风电场的修建场地的地形和气候条件等，以及其他地形因素进行综合分析，根据实地考察所得的数据，来针对性的进行防雷措施的设置。通过工作人员运用专业技术来进行风电场的避雷器安装工作，重点注意以下方面。

对雷电形成的电流最大数值进行设置，形成多个等级的避雷器防护系统，保障低电流量的雷击不会造成风电场的跳闸，避免出现不必要的断电问题。对于高数值的雷击电流，要设置高级的防护系统，保障避雷器能有效对风力发电机进行保护，不会产生重大的雷击安全事故。

目前使用的架空线路的保护角度也不够科学，经常受到地理位置的影响而降低雷电防护效果。在地形相对平缓的平原地区能发挥出更多的防护作用，但是对于地理位置不够平坦的山地位置则会影响实际的防护效果。需针对性的调整架空线路的保护角度，不断的提高防雷技术的科技水平，促使地线的保护角度更加的科学化和合理化，能提高防雷措施的防护效果。

在整个风力发电机的构造中，接地系统的合理性也会影响到线路的雷电防护效果。需对接地系统进行改造和升级，来提高避雷器的防护技术。可通过安装脱离器，在架空线路的雷电多发位置安装避雷装置，设置避雷器的多级防护等方式，来提高风电场35kV架空线路的防雷效果。

3.2 防雷改造后的评估

对风电场35kV架空线路的防雷技术进行优化和升级，主要目标是提高风电场的安全性能，在遇到雷电天气时，可避免雷电产生的电流过大，而对风力发电机造成损害，避免频繁发生的风电场跳闸问题，尤其在多发雷电多发的地区和雷雨季节，更要重视对于风电场的雷电防护工作，保障电力输送系统的安全运行。经过不断的对防雷技术进行升级，极大的减少了风电场的跳闸情况，避免了严重的经济损失。能达到防雷技术的改造目标，对全国各地的更电场都有很多的借鉴作用，并且可不断完善防雷技术，在全国范围内逐渐推广。

3.3 防雷装置在风电场中的实际应用

在风电场的避雷装置安装过程中，要根据实际的风电场建造情况进行多种因素的分析，针对性的进行防雷装置的选择和安装。对安装的方式不同，所形成的防雷效果也会发生差异。当遭遇雷电天气时，避雷装置可将雷击电流导入地面，保障风力发电机的安全。

3.3.1 防雷装置与线路绝缘子共同作用

防雷装置通过减少作用于35kV架空线路的闪络强度来保障风力发电机的安全性。风电场避雷器的结构在安装时需具有较高的专业技术，且划分为较为复杂的安装，涵盖了多种线路的防护设计情况。对于风电场的建造要根据实际情况进行分析，对于多种影响风电场避雷效果的因素进行综合考量，选择更加适宜的防雷装置进行安装。普遍上采用直连的形式，也存在着串联的特殊安装方式，保障线路的绝缘效果。在风电场的正常运行模式下，避雷装置通常不会发生故障问题，且对风力发电机的影响较小，可忽略不计，不会对风电场的电力输送造成影响。现阶段的防雷技术不断发展，想要提高风电场的雷电防护效果，需要由行业的技术人员进行更加深入的研究，对可能造成影响的因素进行综合性的分析，使防雷装置与线路绝缘子共同促进防雷效果的提升，保障风电场35kV架空线路的安全运行，可有效的提高风电场的防雷技术水平，促进供电系统的安全和稳定。

3.3.2 防雷装置的防爆性能增强

防雷装置在雷电电流通过时，会由于雷电电流过大而产生过热现象，造成避雷器的高压情况，导致避雷器发生爆炸问题，会影响到风电场的安全性能。想要避免避雷器的爆炸事件发生，须提高避雷器的防爆性能，确保避雷器的安全性。由于风电场的特殊性，使用的避雷装置要由技术人员进行专门的调试和设定，安装压力释放设施，或者安装防爆设施。根据风电场的周围地理环境和其他因素进行分析，要安装密封性能更高的防雷装置，提供更好的防护效果。在绝缘材料的选择上也要选择具有更高防护性能的绝缘材质，保障避雷设备的防爆性能，能符合风电场的防护标准。

3.2.3 优化防雷装置的配置

防雷装置的作用是保护线路不受损坏，要在避雷器的选择上不断优化配套的装置，确保避雷器的使用优势特点能充分发挥，使用更有利于避雷器运行的配套设施。通过更加科学合理的配置来提高避雷器的防护效果。在风电场的避雷器实际应用过程中，要由技术人员通过自身经验的总结，使用更加先进的安装方式来进行避雷器的设置，避免造成安装不合理导致的防雷效果减弱情况。使用更加合理设置塔杆与地线的角度，能提高避雷装置的防护效果。

3.3 接地电阻对风电场的防护效果

由于风力发电机的发电原理是借助风力进行能量的转化，所以在风电场的修建时通常建造在野外，或者建造在地形复杂的山脊等位置。风电场的修建存在着相对复杂的特性，所以经常出现雷电袭击的问题，造成风电场的跳闸等事故。在风力发电机运行时，接地电阻也会对雷电防护效果产生重要影响。更加科学合理的将发电机的角度与接地线进行设置，可减少雷击的强度，提高风电场的安全性。技术人员在风电场的防雷技术研发时，通过模型的分析发现接地电阻与发电机的防雷技术间的联系：在电阻过大时会降低35kV架空线路的耐雷效果，并且电阻越大防雷效果越弱。此外电阻过高还会产生塔杆的故障问题。

3.4 防雷线路对防雷效果的作用

科技的进步使风力发电的技术得到了普及，使用更加清洁的风力作为发电能源，使风力发电成为了新时期的高速发展的新兴行业。对于风电场35kV架空线路的配套设施进行研究，提高风电场的运行稳定性，是新时期的重要工作目标。风电场的跳闸现象，成为了风电场较为普遍的故障问题。保障风电场35kV架空线路的防雷效果，需要确保线路的实际性能。在对防雷技术的研究过程中，对模型进行分析，可通过公式计算出雷电防护设施的实际防护数值，并在模拟风电场中进行结果的验收。可得出结论，避雷器的线路可对雷电防护产生重要影响。

在风电场的实际运行中，雷电防护装置会受到接地电阻和其他因素的影响，针对不同的情况产生防雷效果的差异性。所以在实际的防雷工作中，要对避雷器的线路进行定期的维护，保障避雷器的有效运行，不会降低防雷效果。通过对防雷技术的不断改进和升级，来逐渐提高风电场35kV架空线路的安全性。

综上，在风电场的实际运行过程中，受到地形和环境等多种因素的影响，容易产生雷电电流袭击风电场、发生事故问题。防雷技术的研发对风电场的安全运行具有重要的保护作用。在风电场的35kV架空线路上安装避雷器，可有效的避免风力发电机在雷雨天气下受到雷击而造成跳闸问题，给风电场造成严重的经济损失。保障风电场的安全运行需不断地对避雷器的耐雷效果进行研发，提高避雷装置的雷电防护效果。