风电场35kV集电线路防雷改造策略探究

风电场35kV集电线路防雷改造策略探究

王煜

珠海港昇新能源股份有限公司广东珠海519015

摘要：在风电场的系统架构中，35kV的集电线路应当属于关键的线路部分。然而实际上，运行于野外恶劣环境中的集电线路存在较大的遭受雷击可能。集电线路一旦遭受雷击，则会导致程度较为显著的线路雷击损伤，并且造成特定区域内的断电事故。因此对于35kV的风电场集电线路而言，关键在于明确线路可能遭受雷击的各种情形，进而结合集电线路目前的布置状况给出防雷改造的具体措施要点。

关键词：风电场；35kV集电线路；防雷改造策略

35kV的风电场集电线路具有重要的线路运行功能，并且相应的线路布置方式也表现为复杂性。具体对于丘陵区域、旷野区域或者高山区域的特殊集电线路来讲，技术人员需要做到结合线路目前所在的真实地形状况，在此基础上分析得出线路可能遭受雷击的频率[1]。通过运用全方位的防雷改造举措，应当能够保障集电线路的平稳运行以及安全运行，遵循因地制宜的基本思路来推行线路防雷改造。

一、风电场35kV集电线路出现雷击跳闸的成因

（一）输电线路绕击雷引发跳闸

雷电绕击现象指的是导线直接遭受外部的雷击威胁，避雷线外侧的屏蔽层被雷电绕过[2]。输电线路一旦出现了雷电绕击的情形，则会导致程度较为明显的雷击跳闸现象。探析雷电绕击故障的产生根源，主要在于线路弧垂、杆塔或者当地地形造成绕击现象。通常情况下，绕击雷本身具有较高的雷击强度。绕击雷如果接触到输电线路，则很容易导致规模较大的输电线路因此而遭受损伤[3]。

（二）输电线路反击雷引发跳闸

除了绕击雷给风电场线路带来的安全威胁以外，反击雷电也会导致突发性的集电线路跳闸。具体对于反击雷电而言，其主要能够作用于附近避雷线以及输电线路杆塔，进而导致迅速降低的接地电阻值，并且引发系统电感的显著波动。在杆塔的顶部，线路绝缘由于受到迅速变化的系统电位影响，则会导致绝缘闪络的出现，对于上述现象可以称为杆塔雷电反击。因此对于反击雷引发的风电场跳闸故障来讲，雷击跳闸的频率与接地阻值之间具有正比的关系[4]。

二、风电场35kV集电线路防雷改造的具体策略

进入雷雨季节以后，线路跳闸故障以及其他各类故障都会呈现频发的状态。具体对于地势较高的特殊电网线路而言，此类线路存在较大的遭受雷击可能。因此可见，风电场如果要维持良好的安全运行状态，那么必须建立在全面防控线路遭受雷击的前提下。具体针对35kV的特殊集电线路来讲，运用防雷改造的举措主要体现为如下的技术改造要点：

（一）增加高压避雷器

高压避雷器对于防控线路雷击具有不可忽视的意义。从目前的现状来看，多数风电场都会选择将高压避雷器布置于风电场体系内部的适当位置。这是由于，高压避雷器客观上可以达到避免绕击雷或者反击雷威胁集电线路的效果，进而在最大限度内实现了针对线路运行总体成本的显著减少，针对电网内部的各条输电线路予以妥善的保护。通常情况下，对于高压避雷器主要可以选择氧化锌作为防雷材料，确保避雷器本身具有较好的防腐性。如果选择镀锌层作为避雷器的材料，那么前提在于保障避雷器的质量。

近些年以来，很多地区都在致力于扩大建造风电场的规模。但是对于山区建造的杆塔设备而言，此类杆塔设备由于本身具有较高的地网阻值，因此很易导致突发性的线路雷击后果。在情况严重时，雷击电流如果无法被及时导入地下，那么还会伤害到操作人员的安全[5]。由此可见，对于风电场应当增设必要的高压避雷器，或者运用雷电放散设备用于疏散雷电，确保达到最佳的雷电疏散效果。

（二）安装避雷线

线路防雷保护的最关键措施就在于进行避雷线的安装，尤其是对于规模较大的风电场而言。具体对于防护架空的集电线路来讲，运用避雷线可以达到有效保护导线的目的，避免导线直接受到外界的雷电击打。因此，安装避雷线的重要意义就在于实现雷电流的显著降低，确保系统杆塔不会频繁受到外界的雷击影响，对于杆塔的顶部也能够维持较低的电位状态。并且，对于线路绝缘子也可以运用导线耦合作用来实现系统电压显著减少的目的[6]。

避雷线不仅具备上述的重要价值，其对于系统现有的感应过电压也能够实现有效的降低，显著增强了导线本身具有的雷电屏蔽作用。在条件允许的状态下，对于防雷改造主要可以选择电子流发射的延缓装置，或者借助于特殊的雷电放散设备来完成全方位的防雷改造处理。例如针对安装于偏僻山区或者其他特殊区域的杆塔设备而言，关键在于避免过高的地网阻值影响，确保能做到在较短的时间里进行雷电流的导入操作，切实消除雷电击穿风电场线路的威胁。

（三）对于地网阻值予以适当降低

地网阻值与整个电网体系遭受雷击的可能性之间具有直接联系，因此技术人员必须运用科学手段来实现针对地网阻值的减小。在多数的风电场内部，系统避雷线都会连接于杆塔设备，以便于顺利导入强度较高的雷电电流。为了保证达到最佳的线路运行效果，则必须运用适当措施来传导雷电。同时，针对35kV线路也要保证其符合最基本的防控雷击水平，因地制宜实现综合性的线路改造。针对不同的风电场所在区域而言，应当结合当地地势来降低地网阻值。

但是在某些情况下，反击电压将会频繁出现于杆塔引线的特殊部位。反击雷电电压一旦产生，则会导致迅速损坏周边的系统线路，进而造成了规模较大的雷击伤害事故。技术人员若能运用合理措施来有效控制系统现有的地网阻值，那么有助于杆塔的安全运行。一般来讲，对于接地电阻与土壤电阻率之间的比例应当予以严格的控制。对于15Ω以内的接地电阻而言，最高不能够超出500Ω.m的土壤电阻率。

因此经过以上的全面分析，可以得知很多因素都会引发线路跳闸或者其他的线路运行故障。近些年以来，很多风电场都在致力于改造现有的集电线路，尤其是对于架空的特殊输电线而言。具体针对35kV的重要系统线路而言，全面开展系统线路综合改造的侧重点应当体现在因地制宜的完成线路改造。并且，作为技术人员还要结合现有的线路运行状态，确保运用合理手段来实现成功的电网运行改造，保证风电场能够达到现行的安全运行指标。

结束语：

35kV集电线路在整个风电场的范围内占据较大的线路布置比例。但是近些年以来，某些风电场由于突然遭受外界的雷击影响，从而造成了程度比较显著的集电线路故障，甚至伤害到人员安全。由此可见，运用防雷改造的举措有助于改进目前的集电线路运行模式，通过安装风电场避雷线、增加高压避雷器以及减少地网阻值的做法来达到防雷改造的目标，确保风电场内部的各条线路都能维持平稳的线路运行状态，降低线路突然遭受雷击的风险概率。

参考文献：

[1]梁振,曾玲丽,戴何笠等.基于改进电气几何模型的某500kV山区输电线路差异化防雷改造[J].电瓷避雷器,2019(01):145-151+156.

[2]周羽生,刘超智,周顺.基于可拓层次分析法的500kV线路防雷改造措施综合评估[J].电瓷避雷器,2018(05):1-6+12.

[3]陈小波,叶铁丰,郑明等.浙南地区10kV配电线路综合防雷措施仿真研究[J].计算机测量与控制,2018,26(08):200-204.

[4]湛顶,董元成.多因子分层模糊评价法在输电线路防雷改造中的研究[J].电气开关,2018,56(01):9-12+17.

[5]杨琳,黄灏.风电场35kV集线线路防雷改造新措施[J].农技服务,2017,34(16):61-62.

[6]冯永涛.浅谈10kv集电线路防雷技术改造[J].科技创新与应用,2014(18):157.