风电场集电线路防雷

徐勇石 王佳鑫 于浩洋 沈博

摘要：为减少集电线路雷击跳闸事件，从而达到在雷雨天气有效地保护发电设备，保证输电线路稳定运行的目的。本文对风电场集电线路防雷措施进行了深入的探讨，以供相关的工作人员参考借鉴。

关键词：风电场;集电线路;防雷措施

1风电场集电线路防雷措施

1.1定期做好线路防雷检测

风电场根据运维规范要求，每年都要定期开展年度预防性试验及各项设备性能检测，防雷检测更是很重要的一环节。其中，电气设备防雷检测包括箱变、风机、升压站设备、综合配电设施及建筑物等，检测内容包含基本情况和防雷类别确定、高、低压供配电基本情况、主要防雷保护对象和电气、信息设备基本情况、防雷装置设置基本情况及雷灾历史、其他情况。主要的防雷检测技术依据为：《建筑物防雷装置检测技术规范》GB/T21431-2015、《防雷装置检测技术规范》DB15/T500-2011。风电场要根据防雷检测结果，及时进行缺陷隐患整改工作，以保证雷电多发季节设备性能可靠。

1.2改善接地装置

降低集电线路杆塔的接地电阻也是线路防雷措施中比较常见的防雷手段。在具体实施防雷过程中，应根据基杆塔土壤的电导率情况最大化的降低集电线路接地电阻，使接地电阻值保持在一定范围内。雷击高风险杆塔，每基杆塔不连地线的工频接地电阻，在雷季干燥条件下不宜大于表1所列数值。宜采用增大水平/垂直接地体长度、增加接地体埋设深度的方式降低接地电阻，禁止使用化学降阻剂或含化学成分的接地模块。

1.3架空线路改为直埋电缆

电缆直埋可以在一定程度上降低雷击的可能性。当雷击大地时，邻近区域的电缆损坏率上升，雷击损坏程度与雷击电流、大地电阻率、电缆结构（如有没有与大地直接接触的金属护层）等因素有关，有绝缘外护层的电缆比连续与土壤接触的金属护套电缆对雷电更敏惑，如果在有绝缘外护层的电缆的上方，安装1条与土壤接触的屏蔽线，可使土壤的电位值降低80%以上。另外电缆直埋有1个不利之处，直埋电缆的地方的落雷概率要比其他地方高，尤其是电缆埋设在土壤电阻率较高的地方时，由于在土壤电阻率交高的地方埋设1条电缆，相当于在高电阻率地区有1块低电阻率的区域，而雷击具有选择性，雷电易袭击电阻率较低的区域，所以埋电缆的区域雷击概高。

1.4绝缘介质加涂RTV涂料

对于雷击高风险的集电线路，宜采用加强绝缘的措施。在户外用绝缘子和套管表面加涂硅有机憎水涂料，以室温硫化硅橡胶（RTV）为代表，作用机理：涂料具有疏水和独特的疏水迁移特性，即疏水可以迁移到污染层表面，在恶劣的天气条件下，涂层表面没有形成连续的水膜，作为喷涂在母体绝缘（如瓷或玻璃等）上的憎水防污涂层，能有效防止水泥和化学污染物在其表面结垢，降低闪络的可能性。

1.5降低保护角

保护角即图中避雷线和边相导线的连线与经过避雷线的垂直线之间的夹角，夹角以内的保护区域就是保护范围。保护角越小，避雷线对导线的屏蔽保护作用越有效，为了减小保护角，必须提高避雷线的悬挂高度，但这将增加杆塔尺寸，增加造价，所以保护角又不能做的太小，按照线路的重要程度不同，通常在15°-30°选用不用的保护角。结合风电场运维实际情况，对于多雷区，集电线路保护角应有针对的进行调整，以确保有效地降低雷击跳闸率，提高线路运行可靠性。

1.6安装防绕击主动接闪避雷针

当雷电云层形成时，雷电云层会先形成一个下行先导并且以阶梯形式向地面移动，这个下行先导携带着的电荷与地面建立起电场，此时地面上有凸起物体或会导电金属部件产生一个上行的先导，此上行先导向上传播与下行先导会合后，闪电产生的电流就会流过所形成的通道。地面上的凸起物或金属部件可能会形成一个或者多个上行先导，与下行先导会合的第一个上行先导，就形成了具体的雷击点。Ω-X主动接闪避雷针的工作原理是：在输电线路杆塔顶端部位人为制造一个比普通避雷针更灵敏、更高效的上行先导。在相同条件下，主动接闪避雷针比普通避雷针保护范围更广，其特点主要有：（1）采用无放射性元素的不锈钢材料，耐腐蚀和抗风能力较强;（2）不需要供电，不需要配置相关耗能电子元件，因此也无需做相关维护;（3）重量较轻，安装简便，无需加装同轴屏蔽电缆。在雷电频发区域的集电线路杆塔上，建议安装型号为OMEGA-25（Ω-X）提前预放电接闪器装置，接闪装置制作1条引下线独立绝缘引下，同时制作独立的接地网，接地电阻小于等于20Ω。避免雷电击中杆塔引起地电位反击，因此抬升高电位对绝缘子串发生闪络。

1.7采用不平衡绝缘

对双回路采用不平衡绝缘，通过偏弱绝缘回路的跳闸减少另一回路的雷击跳闸。对于一般风电场集电线路，从节省占地和降低线路建设费用的角度来说，双回路也是经常采用的方式，当两条线路相差1片绝缘子时，U50%相差约125kV，随着接地电阻值的不同，线路反击耐雷水平相差12-15kA。

1.8绝缘子串加并联间隙

并联间隙防雷是对传统防雷保护方式的有效补充，日本.德国、法国等国家从20世纪60年代已开始研究在架空送电线路上使用并联放电间隙并积累了丰富的技术资料和运行经验，现在几乎所有的绝缘子串上都安装有形状各异的放电间隙。通过加装放电间隙可以保护绝缘子避免电弧烧伤，有助于工频电弧熄灭。

1.9做好巡检、记录及隐患消除工作

在日常工作中，检修维护人员应该做好巡检、记录及隐患消除工作。如果发现接地线或接地扁铁破损、断裂等问题应该及时处理，保证杆塔良好的接地性能。并且还应该定期检测其接地电阻，其数值应该符合GB50061-1997《66kV及以下架空线路设计规范》的要求。

1.10避开雷电活动频繁的地区

对于新架设的线路，在设计时应避开雷电活动频繁的地区。一般风电场集电线路都必须跟随风电机组布置，而风电机组一般都选择在地形相对偏高的位置，集电线路主路径很难避开雷电活动相对多的地区，在集电线路连接完最后1台风机后则可以根据路径情况回避雷電活动多的区域。

2结束语

通过定期做好线路防雷检测、改善接地装置、架空线路改为直埋电缆、绝缘介质加涂RTV涂料、降低保护角、安装防绕击主动接闪避雷针、采用不平衡绝缘、绝缘子串加并联间隙、做好巡检、记录及隐患消除工作、避开雷电活动频繁地区等防雷措施，可以有效降低集电线路雷击跳闸事件的发生次数，使得人员的人身安全、设备安全和电网安全的保障性能得到提高。

参考文献

[1]周歧斌，王振兴，边晓燕，赵洋.风电场内集电线路雷击过电压的研究与防护[J].电瓷避雷器，2019，0（6）：31-36.

[2]陈艺辉.风力发电系统防雷技术改进分析[J].市场周刊·理论版，2020（94）：0196-0196.

[3]刘昌衡，卢建宁，丁剑.风电场输电线路防雷技术的研究[J].应用技术学报，2020，20（4）：350-355.

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