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的防雷手段。在具體實(shí)施防雷過程中，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，因此也無需做相關(guān)維護(hù);（3）重量較輕，安裝簡(jiǎn)便，無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)用的角度來說，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

通過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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