交叉V字型絕緣避雷針在

一，導引：

35KV集電線路是我國現(xiàn)階段運用較為廣泛，擔負著高壓輸變主要輸配電的任務;而雷擊受損在夏天的北方地區(qū)時有發(fā)生，因此，如何避免雷電在集電線上發(fā)生損毀，給風電場造成損失，顯得尤為重要;

二，雷擊現(xiàn)象

風電場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雷兩種，前者其中富有一定的能量，電壓峰值能夠超過五千千瓦，直擊雷具有一定的破壞性。若風電場集電線路直接被雷擊，那么電流會依附于接地引下線入地，進而產(chǎn)生下述幾類影響：

第一種，電流會生成較大的電磁波，在電源線與信號線上感應極高的脈沖電壓;

第二種，電流通過的途徑會有極高的熱量，進而導致火災及爆炸;

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)生機械力，這能夠直接造成風電場絕緣瓷瓶受損。

根據(jù)歷年統(tǒng)計資料顯示，在雷電產(chǎn)生的磁場強度超過0.07Gs狀態(tài)下，風電場集成電路元件即可出現(xiàn)誤動;而在磁場強度超過2.4Cs狀態(tài)下，即可導致電氣設(shè)備損壞。

三，分析案例

山西某公司，輸變電工區(qū)在2020年 11月6日對雙井風場35KV集電Ⅱ、Ⅲ線下山段雙回路巡視時，發(fā)現(xiàn)大面積瓷瓶放點缺陷。

原因分析：引起高壓側(cè)支柱瓷瓶放電的因素很多，瓷瓶表層的清潔，是否有裂紋，環(huán)境濕度等特殊天氣（雷雨，大霧，大風，沙塵）都會有這種現(xiàn)象發(fā)生，尤其是室外高壓設(shè)備。不外乎以下五點：

雷擊放電;

瓷瓶質(zhì)量問題;

瓷瓶污垢，放電;

天氣大雨潮濕;

瓷瓶缺陷安裝時造成，平時在檢查不到位;

觀察換下來的瓷瓶，發(fā)現(xiàn)瓷瓶放電都在靠近鐵塔側(cè)，放電程度都很嚴重;根據(jù)原因排除法：

1.瓷瓶質(zhì)量問題;

瓷瓶是工程期間統(tǒng)一安裝，都是同一批次的產(chǎn)品，如果是質(zhì)量問題，那么其他線路也應該這樣;

2.瓷瓶缺陷安裝時造成，平時在檢查不到位;

輸變電工區(qū)定期對線路檢查巡視，上半年巡視不下于5次沒有發(fā)現(xiàn)放電現(xiàn)象發(fā)生;

3.雷擊放電;

11月了，雷雨季基本上已過，雷雨罕見發(fā)生;所以雷擊現(xiàn)象幾乎為零;

4.瓷瓶臟污;

山西某公司風場運行已有六年時間了，沒人清理過瓷瓶臟污，不排除這個可能;不過，線路瓷瓶要臟都應該臟才對;唯獨下山這段鐵塔瓷瓶放電，理由不太成立;

5.天氣大雨潮濕天氣進入了秋后季節(jié)，陰雨難免、露水較多，這是不能排除此原因;不過，鑒于其他線路也應該同樣放電才對;

分析以上原因，我們認為不能排除瓷瓶臟污和雨季潮濕這兩個原因;

那么，進一步想想，就這兩個簡單的原因，會造成瓷瓶大面積放電、損毀？

除此之外，還應該再看看雙井35kv集電Ⅱ、Ⅲ線雙回路所處的具體環(huán)境，不能忽掠這個環(huán)境條件;就是Ⅱ、Ⅲ線雙回路跨距較長，所處的位置正穿越黃榆線這兩山之間的谷底，雙井35kv集電Ⅱ、Ⅲ線雙回路在上線路東側(cè)山頂占了30%，下穿黃榆線谷底和從谷底向北攀上北側(cè)黃榆線山腰的占了30%，另外的30%經(jīng)過了山腰向上的山脊爬升到山頂。最終到達風電場的風機。

從故障時間段、地質(zhì)條件來看，恰恰是線路穿越一個東西走廊的谷道，天氣漸漸轉(zhuǎn)冷的時節(jié);伴著冬季漸近，西風逐漸增強，地面一部分熱量釋放，濕汽上升，正好經(jīng)過這個走廊，潮濕霧汽聚集流過這個走廊，這個走廊成東西側(cè)走廊，這個東西走廊很長，隨著大量熱濕氣體凝聚成霧氣，霧氣增多，一部分潮濕霧汽上升形成霧云，霧云迅速上升，由于潮濕霧汽上升遇冷，云層體積縮小，質(zhì)量加重，溝壑氣體旋流受阻等原因;云層上升逐漸變緩，流動性也隨之變緩，當濕氣霧云集中在山腰約500米到600米左右上空停留時，霧云接近山頂時才會被山頂對流層吹散。這部分潮濕霧云，在體積縮小，分子運動縮短，接近北來的冷空氣，又逐漸形成水顆粒，由于水顆粒聚集停留，自然形成一部分水滴，長此以往，當這部分潮濕云層的水滴大量覆著并聚集在線路絕緣瓷瓶上時，再加上掛上污塵較多瓷瓶，這部分灰塵瓷瓶吸附了潮濕水汽，瓷瓶爬電距離會自然縮短，這樣會對雙井35KV集電Ⅱ、Ⅲ線造成很不利的影響，而放電損壞額瓷瓶也大多集中在這個高度，臟污的瓷瓶絕緣較弱現(xiàn)象也表現(xiàn)出來，10月、11月也正好是每年的大風季，因臟污的瓷瓶絕緣較弱，經(jīng)不住35KV滿負荷高壓波動，最終導致瓷瓶放電污閃，甚至擊穿爆裂的放電現(xiàn)象;

如果此觀點成立，造成了半山腰瓷瓶放電是由于潮濕、瓷瓶臟污、電壓波動這三個因素造成;那么，想讓瓷瓶不放電，首先得防止瓷瓶臟污、防止電壓波動或是防止瓷瓶潮濕，只要這三個條件，具備其中之一，便可以達到瓷瓶的絕緣等級標準。那么，防止瓷瓶潮濕和防止電壓波動，這兩個條件很難做到，那就只好在防止瓷瓶臟污這個條件上下功夫、想辦法了。

那么，臟污的瓷瓶在雷雨季，被雷電沖擊會不會使之提前爆裂;答案是肯定的。

如果，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大，即為雷擊頻繁發(fā)生。被擊中的集電線路電壓增高、電流增大;被雷電沖擊會使之提前爆裂;基于此，從根本上需要減少風電場35kV集電線桿塔接地電阻。個別風電場由于地質(zhì)條件等因素的影響，無法全面降低35KV集電線桿塔接地的電阻，針對此問題，我們還必須架設(shè)耦合接地線，以此來強化接地電阻，在風電場35kV集電線塔下方敷設(shè)網(wǎng)狀地線，多設(shè)接地模塊，而在地線的敷設(shè)過程中必須側(cè)重于下述幾方面：

首先，必須要具備一定的超強電流分流能力，進而從根本弱化強大雷擊電流對風電場35kV集電線路所造成破壞性的影響，其次，必須具備降低線路過電壓的功能。保證線路絕緣不受電壓波動被擊穿。這就同時要求絕緣子絕緣能力有所增強;再就是考慮是否能加裝玻璃瓷瓶作為增強絕緣防護;

四、增加防護措施

1，可以在風電場線路桿塔上裝置長針引雷器，由于長針引雷器具有一定的消雷性，能夠最大限度的遏制風電場35kV集電線的雷電強度，進而規(guī)避閃絡(luò)問題;同時，其具有一定的驅(qū)雷性，因此能夠減少雷電的擊中桿塔的比率，控制雷擊跳閘發(fā)生率。在線路上裝置長針引雷器能夠有效降低雷擊跳閘率。這也就是國網(wǎng)采用此措施，通過實施也印證了此措施的有效性?？墒蔷€路桿塔上裝置長針引雷器存在著一個問題，就是保護范圍十分有限的缺點。

2，在雷電波經(jīng)過的途徑，交流無間隙金屬氧化物避雷器用于保護交流輸變電設(shè)備的絕緣，免受雷電過電壓和操作過電壓損害。適用于變壓器、輸電線路、配電屏、開關(guān)柜、電力計量箱、真空開關(guān)、并聯(lián)補償電容器、旋轉(zhuǎn)電機及半導體器件等，過電壓保護化合物閥片避雷設(shè)備的閥片是將非線性電阻和電容進行有機的融合，而前者具有較強的阻值。在閥片上的電壓參數(shù)不超過一定系數(shù)的先決條件下，斜率會呈幾何型遞增，而閥片可以視作是一個自帶阻值的電阻。通過實踐證實，電壓持續(xù)提高，會造成閥片阻值衰減，換而言之，在過電壓保護區(qū)間中，其斜率無限接近于零。特別是在感應雷的防護上，金屬氧化物避雷設(shè)備優(yōu)勢明顯。

但是也存在著使用壽命與偶然閥片粘連和不接續(xù)、過強電流擊毀現(xiàn)象。

3，目前，現(xiàn)有條件下，我們知道玻璃瓷瓶是抗污、抗潮濕效果最好的，能否在此線路段考慮加裝耐污的玻璃瓷瓶？不過，耐污玻璃瓷瓶有個缺點，就是抗雷擊效果差，能否在鐵塔瓷瓶導線兩端，引入交叉V字型絕緣避雷針，沒安避雷器的地方，加裝個避雷器呢？

如此一來，瓷瓶不再擔心臟污問題，再加上交叉V字絕緣避雷針的保護，這樣就可以不至于造成玻璃瓷瓶，由于雷擊損毀。成為線路的終極的一道防護，也是防潮濕放電的最佳防護措施，這種方式在山西某公司雙井風電場試裝，經(jīng)過兩年額測試，效果良好，減少了跳閘次數(shù)。

那么，瓷瓶臟污的潮濕問題可以得到有效解決，還可以有效解決雷擊對35kv線路的傷害。

五， 35kV集電線路受雷擊分析：

首先回到雷電的放電，雷電流的大小與許多因素有關(guān)，各地區(qū)有很大區(qū)別，一般平原地區(qū)比山地雷電流大，正閃電比負閃電大，第一閃擊比隨后閃擊大。

從大量觀測數(shù)據(jù)表明，一次閃電放電電荷Q可從零點幾庫侖到1000多庫侖。在一次雷擊中，在同一地區(qū)它們的數(shù)量分布符合概率的正態(tài)分布。第一次負閃擊的放電量在10多庫侖者居多，從實驗得出數(shù)據(jù)，當模擬電容內(nèi)的電位梯度du/dl達到閃擊值時就會發(fā)生閃擊。當閃擊一旦發(fā)生，云地之間即發(fā)生急劇的電荷中和。

A.雷電的特點：

1. 雷電沖擊波的變化，雷電沖擊波前時間，雷電沖擊30%峰值與90%峰值時刻之間時間間隔T的1.67倍。半峰值時間（電流隨時間衰減到峰值50 %的時間）：典型值為40sμ左右，變化范圍為10 ～250sμ

雷電流特點：沖擊電流大，其電流高達幾萬-幾十萬安培。 時間短 ，一般雷擊分為三個階段，即先導放電、主放電、余光放電。整個過程一般不會超過60微秒.

2.雷云向大地或雷云之間劇烈放電的現(xiàn)象稱為閃擊（這里以討論前者為主），帶負電荷的雷云向大地放電為負閃擊，帶正電荷的雷云向大地放電為正閃擊，雷云對大地放電多為負閃擊，其電流峰值以20～50KA居多。正閃擊比負閃擊猛烈，其電流幅值往往在100KA以上，我國黑龍江省近年曾發(fā)生過300KA正電荷閃擊記錄（通常200KA以上屬少見）。

B.線路受到雷擊：

線路受雷擊后，絕緣子串二端電壓升高，會引起絕緣子串閃絡(luò)，根據(jù)雷擊點位置不同，引起雷擊閃絡(luò)的原因，基本上有下列三種：

雷擊線路附近的地面，在絕緣子二端產(chǎn)生電磁感應電壓，通常稱為感應雷過電壓。

② 雷擊塔頂或塔頭附近避雷線，雷電流通過桿塔入地，桿塔電位升高，絕緣子串無發(fā)生閃絡(luò)，當雷擊架空避雷線檔距中央時，地線電位升高，也可能引起導線、地線間的空氣間隙閃絡(luò)。這兩種現(xiàn)在統(tǒng)稱為反擊。它們都是原來接地的物體（桿塔、避雷器），受雷擊后電位升高，反過來對原來是高電位的導線放電。

③ 雷繞過避雷線，擊中相導線，這種由導線電位升高所引起的絕緣子串閃絡(luò)稱為繞擊。

在高壓線路中，繞擊與反擊之和就是線路總的雷擊閃絡(luò)次數(shù)。繞擊和反擊時，雷電直接流過桿塔或?qū)Ь€。因此，這時產(chǎn)生的過電壓又稱為直擊雷過電壓。

六.提出新的設(shè)想：

其次，在解決雷擊及潮濕問題上，本人有個大膽的想法：

就是，在瓷瓶鐵塔上側(cè)加裝個雙交叉V字型避雷針，呈對角斜向伸出，和瓷瓶方向呈一個角度，此避雷針不同與一般避雷針，這種雙交叉V字型避雷針和鐵塔的裝設(shè)有一定絕緣距離，當遇雷雨放電，通過避雷針與鐵塔的間隙便可放電，卸掉過壓、電流，當此雙交叉V字型避雷針在帶電狀態(tài)下，不與鐵塔導通的情況下，由于線路帶電，雙交叉V字型避雷針與鐵塔絕緣，帶電線路與雙交叉V字型避雷針金屬之間產(chǎn)生感應帶電，我們知道交流電有感應磁場效應，交流為50Hz就會產(chǎn)生50Hz的震動磁場，在雙交叉V字型避雷針與線路的磁場間，產(chǎn)生電磁震蕩，在震蕩范圍內(nèi)，潮濕水粒、水滴也由于是導電體，也會產(chǎn)生共振，這種振動，約越靠近導線，振動效果越強;就像電磁灶一樣，共振又會產(chǎn)生熱效應，這樣的話能否可以驅(qū)離瓷瓶附近的水滴，或分解瓷瓶上的濕氣。另一方面，由于雙交叉V字型避雷針與鐵塔絕緣，由于靜態(tài)波動，沒有產(chǎn)生電流，雙交叉V字型避雷針和線路間的損耗，相對應得線路電容損耗，線路電感損耗可以忽略，不過，這有待實際效果的檢驗？

這也就是雙交叉V字型避雷針的工作原理，加上線路鐵塔上側(cè)避雷接地線引流的保護，既可以十分有效避免線路招雷擊的幾率，對于有些巨大雷電壓、電流沖擊集電線路瞬間，集電線傳導出去到升壓站需要毫秒差，此時，瞬間的巨大雷高壓、高電流通過雙交叉V字型避雷針的放電間隙也開始釋放，釋放同時，由于電壓、電流有效釋放，也減緩集電線路的傳導速度，故此也減輕了各處避雷器釋放量，分流可以減輕巨大雷電壓、雷電流造成對避雷器損毀，而巨大的雷擊電壓、電流分流沖擊在線路瞬間，或感應到35kv集電線路，線路上的高壓瞬間反向感應到雙交叉V字型避雷針，使雙交叉V字型避雷針放電間隙產(chǎn)生巨大熱量，這部分巨大瞬間的熱量產(chǎn)生空氣爆炸沖擊波，這種空氣沖擊波也同時沖刷瓷瓶，使瓷瓶得到有效清潔，由于是V型角度，故此使得瓷瓶上半側(cè)和兩側(cè)腰側(cè)瓷瓶同時得到清理，更有效地保護了避雷器、瓷瓶的損壞，同時減少瓷瓶臟污潮濕的概率;

2，風電場35kV集電線路接地裝置的優(yōu)化，也是不可忽略的問題。

地線線路的反擊耐雷水平不宜低于下表所列數(shù)值：

3，風電場35kV集電線路裝置長針防雷裝置也能夠降低直擊雷的發(fā)生率，同時可以弱化雷擊對風電場的影響;安裝線路避雷設(shè)備能夠減少感應雷發(fā)生率，優(yōu)化35kV集電線路接地裝置，可提高線路防雷性能。加裝個雙交叉V字型避雷針，以及瓷瓶加裝玻璃瓷瓶防護，作為雷電防護的最后一道防線，可把雷電流、雷電壓在擊中集電線時得到初期釋放，其他的殘壓、殘流，交給避雷器去釋放，有效地使避雷器的損壞率降到最低點;而通過實踐證實，以上措施能夠從根本上有效降低風電場35kV集電線路的雷害事故發(fā)生率。在我國風力發(fā)電技術(shù)不斷進步和電網(wǎng)安全可靠性日趨提升的背景下，加強對風電場集電線路雷擊故障的研究具有重要意義。

七.35kV集電線路防雷擊、防瓷瓶臟污潮濕進行優(yōu)化處理;

綜上所述，造成風電場35kV集電線路雷擊跳閘的主要因素主要包括以下三點：

1.雷擊輸電線路造成線路電位呈幾何型遞增;

2.如果雷電一旦集中了避雷線，那么周圍一定范圍內(nèi)的構(gòu)筑物即可發(fā)生較強的電磁感應，進而導致線路電位發(fā)生大幅度變化;

3.若雷電擊中避雷線，進而導致電線桿電位驟增;而上述則是直接導致風電場

4.集電線路及設(shè)備電位差過大的根本因素，而電位差若超過絕緣子的耐壓性，那么即可造成閃絡(luò)問題;

5因此風電場35KV集電線路保護裝置若監(jiān)測到異常電流，那么在半秒鐘內(nèi)保護跳閘，防止故障蔓延。為減少跳閘頻率，更好的保護集電線路，提出本人對風電場35kV集電線路防雷擊措施建議及方案。

6.就是，采用交叉V字型絕緣避雷針保護絕緣子，裝設(shè)桿塔避雷針引雷;加上風電場線路適當再布設(shè)些懸吊避雷器。這就是交叉V字型絕緣避雷針在35KV集電線路抗雷擊優(yōu)化及運用。（此方式未實施）

作者簡介：姓名，童斌，現(xiàn)年58歲，在山西某公司輸變電工區(qū)巡線工作，從事此工作達五年之久，對35KV線路雷擊事件多年研究，借助中外有關(guān)文獻提出改進方案;

以上資料內(nèi)容，部分引用百度文庫，在此表示感謝！本人觀點僅供參考;只能起到拋磚引玉的作用，還希望懇請各位領(lǐng)導及專家能提出更好的觀點、建議。