風(fēng)電場(chǎng)輸電線(xiàn)路防雷技術(shù)水平的提高和研究

楊志敏

（山東電力建設(shè)第三工程有限公司，山東 青島 266100）

由于發(fā)電能源的轉(zhuǎn)型和需求使得風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)規(guī)模變大，但在生產(chǎn)和運(yùn)維的過(guò)程中，很多安全等問(wèn)題也暴露出來(lái)，在安裝過(guò)程中如果不重視防雷等設(shè)施的安裝，容易造成線(xiàn)路、鐵塔遭受雷擊從而導(dǎo)致事故發(fā)生。電力運(yùn)輸過(guò)程中最常見(jiàn)的就是因打雷而出現(xiàn)的系統(tǒng)跳閘或漏電現(xiàn)象，嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，甚至?xí)?lái)一系列安全事故。在輸電線(xiàn)路遭受到雷擊后,其產(chǎn)生的強(qiáng)電流,就會(huì)直接破壞其輸電線(xiàn)路的相應(yīng)設(shè)備,嚴(yán)重的會(huì)直接導(dǎo)致電力系統(tǒng)無(wú)法運(yùn)行。因此積極運(yùn)用防雷技術(shù),進(jìn)而來(lái)保證輸電線(xiàn)路的穩(wěn)定運(yùn)行。

一、分析輸電線(xiàn)路雷電防護(hù)的重要性

通過(guò)對(duì)風(fēng)電系統(tǒng)故障檢測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，雷擊對(duì)輸電線(xiàn)路帶來(lái)的供電故障問(wèn)題不在少數(shù)，特別是在一些雷電地區(qū)頻繁出現(xiàn)的區(qū)域中，只要發(fā)生電力系統(tǒng)故障問(wèn)題，基本上都是因?yàn)槔讚羲斐傻?，人民日常生活也?huì)是到較大的影響。此外在一些山區(qū)地段，由于地理位置的原因，傳輸線(xiàn)會(huì)在大山上起伏架設(shè)，因此傳輸線(xiàn)會(huì)出現(xiàn)很大的垂直高度差，這就給冷熱空氣提供了很好的交替場(chǎng)所，空氣對(duì)流現(xiàn)象頻繁，傳輸線(xiàn)容易受到閃電的侵襲。所以在對(duì)線(xiàn)路初期設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要充分的考慮防雷結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性和重要性。

二、優(yōu)化風(fēng)電場(chǎng)輸電線(xiàn)路防雷技術(shù)水平

（一）需要做好防直擊

首先是做好地下架設(shè)，風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)因?yàn)橐獋鬏旓L(fēng)機(jī)的控制信號(hào)，通常都會(huì)架設(shè)OPGW 地線(xiàn)或者是ADSS 地線(xiàn)，是可以通過(guò)分流和耦合等作用提高耐雷水平，地線(xiàn)是最為有效和基本的防雷措施，在雷電活動(dòng)相對(duì)頻繁的地區(qū)，是可以通過(guò)采用架設(shè)耦合的方式提高耐雷水平。其次是架設(shè)耦合地線(xiàn)是指在導(dǎo)線(xiàn)的下方加掛地線(xiàn)，有文獻(xiàn)表明在采用架空地線(xiàn)后防雷效果不明顯的情況下，采用架設(shè)兩根耦合地線(xiàn)可以大大提高耐雷水平，并通過(guò)實(shí)例計(jì)算得出架設(shè)耦合地線(xiàn)后能使線(xiàn)路耦合系數(shù)增高百分之九十三，對(duì)繞組率進(jìn)行降低，此外耦合地下也是可以采用地埋方式，沿著線(xiàn)路走向在土里進(jìn)行埋設(shè)一到兩根，并且連接到下一個(gè)鐵塔接地裝置中。

（二）分析避雷器安裝

在1980 年國(guó)外學(xué)者便開(kāi)始研究線(xiàn)路避雷工作的實(shí)際原理，然而我國(guó)主要是從一九九三年逐漸開(kāi)始相關(guān)的研究，線(xiàn)路避雷針可以有效保護(hù)線(xiàn)路直擊雷，從而降低線(xiàn)路出現(xiàn)故障問(wèn)題的頻率，例如可控放電型避雷針由金屬環(huán)、非線(xiàn)性電阻、儲(chǔ)能裝置、支架和可控針組成，在地面場(chǎng)強(qiáng)較低時(shí)，儲(chǔ)能裝置會(huì)將雷云電場(chǎng)下空氣中的電荷儲(chǔ)存，可控針在電場(chǎng)強(qiáng)度足夠高時(shí)突然發(fā)生電位跳躍式上升，釋放儲(chǔ)能裝置里的能量，自主引發(fā)上行先導(dǎo)，可以形成上行雷或者中和下行雷，從而發(fā)揮保護(hù)輸電線(xiàn)路的作用，和傳統(tǒng)的富蘭克林避雷器對(duì)比而言，這種避雷針能夠有效減少感應(yīng)過(guò)電壓。

（三）分析線(xiàn)路間隔棒安裝

有些風(fēng)電場(chǎng)考慮到導(dǎo)線(xiàn)防舞，在導(dǎo)線(xiàn)之間安裝間隔棒，但由于間隔棒的安裝角度、質(zhì)量等因素在運(yùn)行中有些間隔棒產(chǎn)生變形彎曲，反而導(dǎo)致線(xiàn)路間安全距離不夠，在遭受雷擊等情況下容易產(chǎn)生事故，因此在間隔棒的選材、安裝尤其是對(duì)阻尼間隔棒的橡膠部件要做檢查登記按規(guī)范施工。

（四）分析防閃絡(luò)

對(duì)于絕緣子的閃絡(luò)和絕緣組污穢間是存在較大的聯(lián)系，在空氣中灰塵雜質(zhì)積落在絕緣子上，小雨或者是霧、雨雪天氣情況下，濕潤(rùn)電解質(zhì)會(huì)導(dǎo)致絕緣子表面導(dǎo)電概率增加，大氣過(guò)電壓作用下絕緣子串容易發(fā)生閃絡(luò)放電。有文獻(xiàn)分析了絕緣子閃落機(jī)理，分析表明絕緣子污穢程度、濕潤(rùn)程度、過(guò)電壓大小這三個(gè)方面對(duì)絕緣子閃絡(luò)影響較大，設(shè)計(jì)前應(yīng)考慮風(fēng)電場(chǎng)周?chē)鄯x情況的發(fā)展趨勢(shì)，在實(shí)際運(yùn)行中需要對(duì)污穢進(jìn)行及時(shí)清理，這些措施可以降低絕緣子閃絡(luò)，全面提高線(xiàn)路防雷水平。在此之外多回輸電線(xiàn)路受到雷擊的情況下，兩條或者是多條線(xiàn)路可能一同出現(xiàn)閃絡(luò)，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)行會(huì)帶來(lái)威脅。因此為了降低多回閃絡(luò)故障問(wèn)題，研究人員在EMTDC 上建立輸電線(xiàn)路模型進(jìn)行分析，不增加總閃絡(luò)率的基礎(chǔ)上，提出了新的多回線(xiàn)路絕緣等級(jí)高的不平衡設(shè)計(jì)方法，從而提供出全新的防雷設(shè)計(jì)思路。

總結(jié)：總而言之，雷擊桿塔和導(dǎo)線(xiàn)在輸電線(xiàn)路中是較為常見(jiàn)的事故，在實(shí)際設(shè)計(jì)中還需要充分的計(jì)算耐雷水平和雷擊跳閘率，科學(xué)合理采取某些措施，例如：增加絕緣子片數(shù)提高爬電距離、采用雙地線(xiàn)減小保護(hù)角等；運(yùn)行后雷擊跳閘次數(shù)過(guò)多時(shí)，可以采?。航档徒拥仉娮琛⒃黾玉詈系鼐€(xiàn)、及時(shí)清洗絕緣子、增加線(xiàn)路避雷器等措施。在此之外還要結(jié)合風(fēng)電場(chǎng)的情況不同，采取針對(duì)性的防雷設(shè)計(jì)方案，保證風(fēng)電場(chǎng)可以安全穩(wěn)定運(yùn)行。