風(fēng)電場(chǎng)35kV集電線路雷擊原因分析及優(yōu)化措施

吳益航

摘要：在自然條件惡劣的環(huán)境中，受雷電活動(dòng)的強(qiáng)烈與地形等影響因素，雷擊輸電線路造成的事故率較高。而且雷電過(guò)電壓可以依附于線路傳導(dǎo)至風(fēng)電場(chǎng)之中，也是影響風(fēng)電場(chǎng)35kV集電線路穩(wěn)定運(yùn)行的重要因素。因此以風(fēng)電場(chǎng)35kV集電線路雷擊原因分析及優(yōu)化措施作為切入點(diǎn)進(jìn)行深入的探究。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電場(chǎng);35kV集電線路;雷擊原因;優(yōu)化措施

中圖分類(lèi)號(hào)：TB文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.02.092

1風(fēng)電場(chǎng)35kV集電線路雷擊危害形式

風(fēng)電場(chǎng)35kV集電線路雷擊危害形式按其傳播方式主要包括直擊雷與感應(yīng)雷兩種，前者其中富有一定的能量，電壓峰值能夠超過(guò)五千千瓦，直接雷具有一定的破壞性。若風(fēng)電場(chǎng)集電線路直接被雷擊，那么電流會(huì)依附于引下線入地，進(jìn)而產(chǎn)生下述幾類(lèi)影響：

第一種，電流會(huì)生成較大的電磁波，在電源線與信號(hào)線上感應(yīng)極高的脈沖電壓;第二種，電流通過(guò)的途徑會(huì)有極高的熱量，進(jìn)而導(dǎo)致火災(zāi)及爆炸;第三種，電流流經(jīng)的途中，物體水分因熱而發(fā)生汽化，因此膨脹，最終產(chǎn)生機(jī)械力，這能夠直接造成風(fēng)電場(chǎng)建筑物結(jié)構(gòu)受損。

而感應(yīng)雷則因?yàn)槔自频挠绊?，?huì)生成感應(yīng)電荷，感應(yīng)電荷在短時(shí)間中無(wú)法被完全釋放，這會(huì)直接在導(dǎo)體上形成感應(yīng)電位。通過(guò)實(shí)踐證實(shí)，常規(guī)的避雷針的引雷作用顯著性較明顯，雖然在避雷針上無(wú)法直觀的看到這個(gè)過(guò)程，不過(guò)在雷電傳導(dǎo)時(shí)所發(fā)揮的重要性不能忽略。因常規(guī)避雷針問(wèn)題所導(dǎo)致的被保護(hù)物的損害事故發(fā)生率較高，同時(shí)會(huì)存在集合因素共同的作用及影響，這些因素會(huì)直接影響雷擊電流的強(qiáng)度、電流速度以及距離等。根據(jù)相關(guān)資料顯示，在雷電產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)0.07Gs狀態(tài)下，風(fēng)電場(chǎng)集成電路元件即可出現(xiàn)誤動(dòng);而在磁場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)2.4Cs狀態(tài)下，即可導(dǎo)致弱電設(shè)備損壞。

2風(fēng)電場(chǎng)35kV集電線路雷擊跳閘原因

造成風(fēng)電場(chǎng)35kV集電線路雷擊跳閘的主要因素主要包括下屬三點(diǎn)：第一點(diǎn)，雷擊輸電線路造成線路電位呈幾何型遞增;第二點(diǎn)，如果雷電一旦集中了避雷線，那么周?chē)欢ǚ秶鷥?nèi)的構(gòu)筑物即可發(fā)生較強(qiáng)的電磁感應(yīng)，進(jìn)而導(dǎo)致線路電位發(fā)生大幅度變化;第三點(diǎn)，若雷電擊中避雷線，進(jìn)而導(dǎo)致電線桿電位驟增;而上述則是直接導(dǎo)致風(fēng)電場(chǎng)集電線路及設(shè)備電位差過(guò)大的根本因素，而電位差若超過(guò)絕緣子的耐壓性那么即可造成閃絡(luò)問(wèn)題，因此風(fēng)電場(chǎng)35KV集電線路若監(jiān)測(cè)到異常電流，那么在半秒鐘內(nèi)保護(hù)跳閘，防止故障蔓延。

3風(fēng)電場(chǎng)35kV集電線路防雷擊優(yōu)化措施

通過(guò)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)多年雷擊故障的分析，究其原因，桿塔接地電阻不良卸雷通道不佳，集電線路桿塔接地的電阻若過(guò)大，即為雷擊的核心成因。基于此，在射擊的過(guò)程中一定要從根本減少風(fēng)電場(chǎng)35kV集電線桿塔接地電阻。個(gè)別風(fēng)電場(chǎng)由于地理趨于等因素的影響，無(wú)法全面減少35KV集電線桿塔基底的電阻，針對(duì)此問(wèn)題，我們要架設(shè)耦合接地線，以此弱化電阻，在風(fēng)電場(chǎng)35kV集電線下方敷設(shè)地線，而在地線的敷設(shè)過(guò)程中必須側(cè)重于下述幾方面：首先，必須要具備一定的分流功能，進(jìn)而從根本弱化雷擊對(duì)風(fēng)電場(chǎng)35kV集電線所造成的影響，其次，必須具備降低線路絕緣的過(guò)電壓的功能。

可以在風(fēng)電場(chǎng)線路桿塔上裝置長(zhǎng)針，由于長(zhǎng)針具有一定的消雷性，能夠最大限度的遏制風(fēng)電場(chǎng)35kV集電線的雷電強(qiáng)度，進(jìn)而規(guī)避閃絡(luò)問(wèn)題;同時(shí)，其具有一定的驅(qū)雷性，因此能夠減少雷電的擊桿比率，控制雷擊跳閘發(fā)生率。在線路上裝置長(zhǎng)針能夠有效降低雷擊跳閘率。通過(guò)實(shí)踐也印證了此措施的有效性。

在雷電波經(jīng)過(guò)的途徑，二元化合物避雷設(shè)備閥片是將非線性電阻和電容進(jìn)行有機(jī)的融合，而前者具有較強(qiáng)的阻值。在閥片上的電壓參數(shù)不超過(guò)一定系數(shù)的先決條件下，斜率會(huì)呈幾何型遞增，而閥片可以視作是一個(gè)自帶阻值的電阻。通過(guò)實(shí)踐證實(shí)，電壓持續(xù)提高，會(huì)造成閥片阻值衰減，換而言之，在過(guò)電壓保護(hù)區(qū)間中，其斜率無(wú)限接近于零。特別是在感應(yīng)雷的防護(hù)上，金屬氧化物避雷設(shè)備優(yōu)勢(shì)明顯。

風(fēng)電場(chǎng)35kV集電線路接地裝置的優(yōu)化。表征接地裝置電氣性能的參數(shù)即接地電阻，接地電阻的數(shù)值等于接地裝置相對(duì)于無(wú)窮遠(yuǎn)零電位的電壓及通過(guò)接地裝置流入地中電流的比值。接地電阻的強(qiáng)弱，從根本體現(xiàn)了接地裝置散流電流、穩(wěn)定電位能力以及保護(hù)性能的優(yōu)劣。雷電沖擊接地裝置的時(shí)候，引起周?chē)寥腊l(fā)生火花效應(yīng)，當(dāng)接地面積足夠大、接地電阻足夠小時(shí)，火花效應(yīng)越不明顯，因此接地電阻的大小，會(huì)直接影響其保護(hù)有效性。所以在風(fēng)電場(chǎng)35kV集電線路設(shè)計(jì)的過(guò)程中，電線桿接地形式與基礎(chǔ)形式存在內(nèi)質(zhì)關(guān)聯(lián)，而近年來(lái)，大多數(shù)風(fēng)電場(chǎng)集電線路工程為了減少施工流程，因此只是在基坑底端設(shè)計(jì)接地極。但是為了達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中需敷設(shè)水平延伸接地極及深埋式接地極。

4總結(jié)

綜上所述，風(fēng)電場(chǎng)35kV集電線路裝置長(zhǎng)針?lè)览籽b置能夠降低直擊雷的發(fā)生率，同時(shí)可以弱化雷擊對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的影響，安裝線路避雷設(shè)備能夠減少感應(yīng)雷發(fā)生率，優(yōu)化35kV集電線路接地裝置，可提高線路防雷性能。而通過(guò)實(shí)踐證實(shí)，以上措施能夠從根本上有效降低風(fēng)電場(chǎng)35kV集電線路的雷害事故發(fā)生率。在我國(guó)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)不斷進(jìn)步和電網(wǎng)安全可靠性日趨提升的背景下，加強(qiáng)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)集電線路雷擊故障的研究具有重要意義。

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