風(fēng)電場(chǎng)集電線路防雷

徐勇石 王佳鑫 于浩洋 沈博

摘要：為減少集電線路雷擊跳閘事件，從而達(dá)到在雷雨天氣有效地保護(hù)發(fā)電設(shè)備，保證輸電線路穩(wěn)定運(yùn)行的目的。本文對(duì)風(fēng)電場(chǎng)集電線路防雷措施進(jìn)行了深入的探討，以供相關(guān)的工作人員參考借鑒。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電場(chǎng);集電線路;防雷措施

1風(fēng)電場(chǎng)集電線路防雷措施

1.1定期做好線路防雷檢測(cè)

風(fēng)電場(chǎng)根據(jù)運(yùn)維規(guī)范要求，每年都要定期開(kāi)展年度預(yù)防性試驗(yàn)及各項(xiàng)設(shè)備性能檢測(cè)，防雷檢測(cè)更是很重要的一環(huán)節(jié)。其中，電氣設(shè)備防雷檢測(cè)包括箱變、風(fēng)機(jī)、升壓站設(shè)備、綜合配電設(shè)施及建筑物等，檢測(cè)內(nèi)容包含基本情況和防雷類別確定、高、低壓供配電基本情況、主要防雷保護(hù)對(duì)象和電氣、信息設(shè)備基本情況、防雷裝置設(shè)置基本情況及雷災(zāi)歷史、其他情況。主要的防雷檢測(cè)技術(shù)依據(jù)為：《建筑物防雷裝置檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》GB/T21431-2015、《防雷裝置檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》DB15/T500-2011。風(fēng)電場(chǎng)要根據(jù)防雷檢測(cè)結(jié)果，及時(shí)進(jìn)行缺陷隱患整改工作，以保證雷電多發(fā)季節(jié)設(shè)備性能可靠。

1.2改善接地裝置

降低集電線路桿塔的接地電阻也是線路防雷措施中比較常見(jiàn)的防雷手段。在具體實(shí)施防雷過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)基桿塔土壤的電導(dǎo)率情況最大化的降低集電線路接地電阻，使接地電阻值保持在一定范圍內(nèi)。雷擊高風(fēng)險(xiǎn)桿塔，每基桿塔不連地線的工頻接地電阻，在雷季干燥條件下不宜大于表1所列數(shù)值。宜采用增大水平/垂直接地體長(zhǎng)度、增加接地體埋設(shè)深度的方式降低接地電阻，禁止使用化學(xué)降阻劑或含化學(xué)成分的接地模塊。

1.3架空線路改為直埋電纜

電纜直埋可以在一定程度上降低雷擊的可能性。當(dāng)雷擊大地時(shí)，鄰近區(qū)域的電纜損壞率上升，雷擊損壞程度與雷擊電流、大地電阻率、電纜結(jié)構(gòu)（如有沒(méi)有與大地直接接觸的金屬護(hù)層）等因素有關(guān)，有絕緣外護(hù)層的電纜比連續(xù)與土壤接觸的金屬護(hù)套電纜對(duì)雷電更敏惑，如果在有絕緣外護(hù)層的電纜的上方，安裝1條與土壤接觸的屏蔽線，可使土壤的電位值降低80%以上。另外電纜直埋有1個(gè)不利之處，直埋電纜的地方的落雷概率要比其他地方高，尤其是電纜埋設(shè)在土壤電阻率較高的地方時(shí)，由于在土壤電阻率交高的地方埋設(shè)1條電纜，相當(dāng)于在高電阻率地區(qū)有1塊低電阻率的區(qū)域，而雷擊具有選擇性，雷電易襲擊電阻率較低的區(qū)域，所以埋電纜的區(qū)域雷擊概高。

1.4絕緣介質(zhì)加涂RTV涂料

對(duì)于雷擊高風(fēng)險(xiǎn)的集電線路，宜采用加強(qiáng)絕緣的措施。在戶外用絕緣子和套管表面加涂硅有機(jī)憎水涂料，以室溫硫化硅橡膠（RTV）為代表，作用機(jī)理：涂料具有疏水和獨(dú)特的疏水遷移特性，即疏水可以遷移到污染層表面，在惡劣的天氣條件下，涂層表面沒(méi)有形成連續(xù)的水膜，作為噴涂在母體絕緣（如瓷或玻璃等）上的憎水防污涂層，能有效防止水泥和化學(xué)污染物在其表面結(jié)垢，降低閃絡(luò)的可能性。

1.5降低保護(hù)角

保護(hù)角即圖中避雷線和邊相導(dǎo)線的連線與經(jīng)過(guò)避雷線的垂直線之間的夾角，夾角以內(nèi)的保護(hù)區(qū)域就是保護(hù)范圍。保護(hù)角越小，避雷線對(duì)導(dǎo)線的屏蔽保護(hù)作用越有效，為了減小保護(hù)角，必須提高避雷線的懸掛高度，但這將增加桿塔尺寸，增加造價(jià)，所以保護(hù)角又不能做的太小，按照線路的重要程度不同，通常在15°-30°選用不用的保護(hù)角。結(jié)合風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維實(shí)際情況，對(duì)于多雷區(qū)，集電線路保護(hù)角應(yīng)有針對(duì)的進(jìn)行調(diào)整，以確保有效地降低雷擊跳閘率，提高線路運(yùn)行可靠性。

1.6安裝防繞擊主動(dòng)接閃避雷針

當(dāng)雷電云層形成時(shí)，雷電云層會(huì)先形成一個(gè)下行先導(dǎo)并且以階梯形式向地面移動(dòng)，這個(gè)下行先導(dǎo)攜帶著的電荷與地面建立起電場(chǎng)，此時(shí)地面上有凸起物體或會(huì)導(dǎo)電金屬部件產(chǎn)生一個(gè)上行的先導(dǎo)，此上行先導(dǎo)向上傳播與下行先導(dǎo)會(huì)合后，閃電產(chǎn)生的電流就會(huì)流過(guò)所形成的通道。地面上的凸起物或金屬部件可能會(huì)形成一個(gè)或者多個(gè)上行先導(dǎo)，與下行先導(dǎo)會(huì)合的第一個(gè)上行先導(dǎo)，就形成了具體的雷擊點(diǎn)。Ω-X主動(dòng)接閃避雷針的工作原理是：在輸電線路桿塔頂端部位人為制造一個(gè)比普通避雷針更靈敏、更高效的上行先導(dǎo)。在相同條件下，主動(dòng)接閃避雷針比普通避雷針保護(hù)范圍更廣，其特點(diǎn)主要有：（1）采用無(wú)放射性元素的不銹鋼材料，耐腐蝕和抗風(fēng)能力較強(qiáng);（2）不需要供電，不需要配置相關(guān)耗能電子元件，因此也無(wú)需做相關(guān)維護(hù);（3）重量較輕，安裝簡(jiǎn)便，無(wú)需加裝同軸屏蔽電纜。在雷電頻發(fā)區(qū)域的集電線路桿塔上，建議安裝型號(hào)為OMEGA-25（Ω-X）提前預(yù)放電接閃器裝置，接閃裝置制作1條引下線獨(dú)立絕緣引下，同時(shí)制作獨(dú)立的接地網(wǎng)，接地電阻小于等于20Ω。避免雷電擊中桿塔引起地電位反擊，因此抬升高電位對(duì)絕緣子串發(fā)生閃絡(luò)。

1.7采用不平衡絕緣

對(duì)雙回路采用不平衡絕緣，通過(guò)偏弱絕緣回路的跳閘減少另一回路的雷擊跳閘。對(duì)于一般風(fēng)電場(chǎng)集電線路，從節(jié)省占地和降低線路建設(shè)費(fèi)用的角度來(lái)說(shuō)，雙回路也是經(jīng)常采用的方式，當(dāng)兩條線路相差1片絕緣子時(shí)，U50%相差約125kV，隨著接地電阻值的不同，線路反擊耐雷水平相差12-15kA。

1.8絕緣子串加并聯(lián)間隙

并聯(lián)間隙防雷是對(duì)傳統(tǒng)防雷保護(hù)方式的有效補(bǔ)充，日本.德國(guó)、法國(guó)等國(guó)家從20世紀(jì)60年代已開(kāi)始研究在架空送電線路上使用并聯(lián)放電間隙并積累了豐富的技術(shù)資料和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)在幾乎所有的絕緣子串上都安裝有形狀各異的放電間隙。通過(guò)加裝放電間隙可以保護(hù)絕緣子避免電弧燒傷，有助于工頻電弧熄滅。

1.9做好巡檢、記錄及隱患消除工作

在日常工作中，檢修維護(hù)人員應(yīng)該做好巡檢、記錄及隱患消除工作。如果發(fā)現(xiàn)接地線或接地扁鐵破損、斷裂等問(wèn)題應(yīng)該及時(shí)處理，保證桿塔良好的接地性能。并且還應(yīng)該定期檢測(cè)其接地電阻，其數(shù)值應(yīng)該符合GB50061-1997《66kV及以下架空線路設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求。

1.10避開(kāi)雷電活動(dòng)頻繁的地區(qū)

對(duì)于新架設(shè)的線路，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)避開(kāi)雷電活動(dòng)頻繁的地區(qū)。一般風(fēng)電場(chǎng)集電線路都必須跟隨風(fēng)電機(jī)組布置，而風(fēng)電機(jī)組一般都選擇在地形相對(duì)偏高的位置，集電線路主路徑很難避開(kāi)雷電活動(dòng)相對(duì)多的地區(qū)，在集電線路連接完最后1臺(tái)風(fēng)機(jī)后則可以根據(jù)路徑情況回避雷電活動(dòng)多的區(qū)域。

2結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)定期做好線路防雷檢測(cè)、改善接地裝置、架空線路改為直埋電纜、絕緣介質(zhì)加涂RTV涂料、降低保護(hù)角、安裝防繞擊主動(dòng)接閃避雷針、采用不平衡絕緣、絕緣子串加并聯(lián)間隙、做好巡檢、記錄及隱患消除工作、避開(kāi)雷電活動(dòng)頻繁地區(qū)等防雷措施，可以有效降低集電線路雷擊跳閘事件的發(fā)生次數(shù)，使得人員的人身安全、設(shè)備安全和電網(wǎng)安全的保障性能得到提高。

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