一，導(dǎo)引：

35KV集電線路是我國(guó)現(xiàn)階段運(yùn)用較為廣泛，擔(dān)負(fù)著高壓輸變主要輸配電的任務(wù);而雷擊受損在夏天的北方地區(qū)時(shí)有發(fā)生，因此，如何避免雷電在集電線上發(fā)生損毀，給風(fēng)電場(chǎng)造成損失，顯得尤為重要;

二，雷擊現(xiàn)象

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，直擊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)依附于接地引下線入地，進(jìn)而產(chǎn)生下述幾類影響：

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)絕緣瓷瓶受損。

根據(jù)歷年統(tǒng)計(jì)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(duì)雙井風(fēng)場(chǎng)35KV集電Ⅱ、Ⅲ線下山段雙回路巡視時(shí)，發(fā)現(xiàn)大面積瓷瓶放點(diǎn)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(fēng)，沙塵）都會(huì)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(diǎn)：

雷擊放電;

瓷瓶質(zhì)量問(wèn)題;

瓷瓶污垢，放電;

天氣大雨潮濕;

瓷瓶缺陷安裝時(shí)造成，平時(shí)在檢查不到位;

觀察換下來(lái)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(yán)重;根據(jù)原因排除法：

1.瓷瓶質(zhì)量問(wèn)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(wèn)題，那么其他線路也應(yīng)該這樣;

2.瓷瓶缺陷安裝時(shí)造成，平時(shí)在檢查不到位;

輸變電工區(qū)定期對(duì)線路檢查巡視，上半年巡視不下于5次沒(méi)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(guò)，雷雨罕見(jiàn)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(fēng)場(chǎng)運(yùn)行已有六年時(shí)間了，沒(méi)人清理過(guò)瓷瓶臟污，不排除這個(gè)可能;不過(guò)，線路瓷瓶要臟都應(yīng)該臟才對(duì);唯獨(dú)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(jìn)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(guò)，鑒于其他線路也應(yīng)該同樣放電才對(duì);

分析以上原因，我們認(rèn)為不能排除瓷瓶臟污和雨季潮濕這兩個(gè)原因;

那么，進(jìn)一步想想，就這兩個(gè)簡(jiǎn)單的原因，會(huì)造成瓷瓶大面積放電、損毀？

除此之外，還應(yīng)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(gè)環(huán)境條件;就是Ⅱ、Ⅲ線雙回路跨距較長(zhǎng)，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(guò)了山腰向上的山脊爬升到山頂。最終到達(dá)風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)機(jī)。

從故障時(shí)間段、地質(zhì)條件來(lái)看，恰恰是線路穿越一個(gè)東西走廊的谷道，天氣漸漸轉(zhuǎn)冷的時(shí)節(jié);伴著冬季漸近，西風(fēng)逐漸增強(qiáng)，地面一部分熱量釋放，濕汽上升，正好經(jīng)過(guò)這個(gè)走廊，潮濕霧汽聚集流過(guò)這個(gè)走廊，這個(gè)走廊成東西側(cè)走廊，這個(gè)東西走廊很長(zhǎng)，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(dòng)性也隨之變緩，當(dāng)濕氣霧云集中在山腰約500米到600米左右上空停留時(shí)，霧云接近山頂時(shí)才會(huì)被山頂對(duì)流層吹散。這部分潮濕霧云，在體積縮小，分子運(yùn)動(dòng)縮短，接近北來(lái)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(zhǎng)此以往，當(dāng)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(shí)，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(huì)自然縮短，這樣會(huì)對(duì)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(gè)高度，臟污的瓷瓶絕緣較弱現(xiàn)象也表現(xiàn)出來(lái)，10月、11月也正好是每年的大風(fēng)季，因臟污的瓷瓶絕緣較弱，經(jīng)不住35KV滿負(fù)荷高壓波動(dòng)，最終導(dǎo)致瓷瓶放電污閃，甚至擊穿爆裂的放電現(xiàn)象;

如果此觀點(diǎn)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(dòng)這三個(gè)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(dòng)或是防止瓷瓶潮濕，只要這三個(gè)條件，具備其中之一，便可以達(dá)到瓷瓶的絕緣等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。那么，防止瓷瓶潮濕和防止電壓波動(dòng)，這兩個(gè)條件很難做到，那就只好在防止瓷瓶臟污這個(gè)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(huì)不會(huì)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(guò)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(huì)使之提前爆裂;基于此，從根本上需要減少風(fēng)電場(chǎng)35kV集電線桿塔接地電阻。個(gè)別風(fēng)電場(chǎng)由于地質(zhì)條件等因素的影響，無(wú)法全面降低35KV集電線桿塔接地的電阻，針對(duì)此問(wèn)題，我們還必須架設(shè)耦合接地線，以此來(lái)強(qiáng)化接地電阻，在風(fēng)電場(chǎng)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(guò)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(qiáng)電流分流能力，進(jìn)而從根本弱化強(qiáng)大雷擊電流對(duì)風(fēng)電場(chǎng)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(guò)電壓的功能。保證線路絕緣不受電壓波動(dòng)被擊穿。這就同時(shí)要求絕緣子絕緣能力有所增強(qiáng);再就是考慮是否能加裝玻璃瓷瓶作為增強(qiáng)絕緣防護(hù);

四、增加防護(hù)措施

1，可以在風(fēng)電場(chǎng)線路桿塔上裝置長(zhǎng)針引雷器，由于長(zhǎng)針引雷器具有一定的消雷性，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中桿塔的比率，控制雷擊跳閘發(fā)生率。在線路上裝置長(zhǎng)針引雷器能夠有效降低雷擊跳閘率。這也就是國(guó)網(wǎng)采用此措施，通過(guò)實(shí)施也印證了此措施的有效性?？墒蔷€路桿塔上裝置長(zhǎng)針引雷器存在著一個(gè)問(wèn)題，就是保護(hù)范圍十分有限的缺點(diǎn)。

2，在雷電波經(jīng)過(guò)的途徑，交流無(wú)間隙金屬氧化物避雷器用于保護(hù)交流輸變電設(shè)備的絕緣，免受雷電過(guò)電壓和操作過(guò)電壓損害。適用于變壓器、輸電線路、配電屏、開關(guān)柜、電力計(jì)量箱、真空開關(guān)、并聯(lián)補(bǔ)償電容器、旋轉(zhuǎn)電機(jī)及半導(dǎo)體器件等，過(guò)電壓保護(hù)化合物閥片避雷設(shè)備的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。

但是也存在著使用壽命與偶然閥片粘連和不接續(xù)、過(guò)強(qiáng)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(guò)，耐污玻璃瓷瓶有個(gè)缺點(diǎn)，就是抗雷擊效果差，能否在鐵塔瓷瓶導(dǎo)線兩端，引入交叉V字型絕緣避雷針，沒(méi)安避雷器的地方，加裝個(gè)避雷器呢？

如此一來(lái)，瓷瓶不再擔(dān)心臟污問(wèn)題，再加上交叉V字絕緣避雷針的保護(hù)，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(hù)，也是防潮濕放電的最佳防護(hù)措施，這種方式在山西某公司雙井風(fēng)電場(chǎng)試裝，經(jīng)過(guò)兩年額測(cè)試，效果良好，減少了跳閘次數(shù)。

那么，瓷瓶臟污的潮濕問(wèn)題可以得到有效解決，還可以有效解決雷擊對(duì)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(fù)閃電大，第一閃擊比隨后閃擊大。

從大量觀測(cè)數(shù)據(jù)表明，一次閃電放電電荷Q可從零點(diǎn)幾庫(kù)侖到1000多庫(kù)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(fù)閃擊的放電量在10多庫(kù)侖者居多，從實(shí)驗(yàn)得出數(shù)據(jù)，當(dāng)模擬電容內(nèi)的電位梯度du/dl達(dá)到閃擊值時(shí)就會(huì)發(fā)生閃擊。當(dāng)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(diǎn)：

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

雷電流特點(diǎn)：沖擊電流大，其電流高達(dá)幾萬(wàn)-幾十萬(wàn)安培。 時(shí)間短 ，一般雷擊分為三個(gè)階段，即先導(dǎo)放電、主放電、余光放電。整個(gè)過(guò)程一般不會(huì)超過(guò)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(fù)電荷的雷云向大地放電為負(fù)閃擊，帶正電荷的雷云向大地放電為正閃擊，雷云對(duì)大地放電多為負(fù)閃擊，其電流峰值以20～50KA居多。正閃擊比負(fù)閃擊猛烈，其電流幅值往往在100KA以上，我國(guó)黑龍江省近年曾發(fā)生過(guò)300KA正電荷閃擊記錄（通常200KA以上屬少見(jiàn)）。

B.線路受到雷擊：

線路受雷擊后，絕緣子串二端電壓升高，會(huì)引起絕緣子串閃絡(luò)，根據(jù)雷擊點(diǎn)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(yīng)電壓，通常稱為感應(yīng)雷過(guò)電壓。

② 雷擊塔頂或塔頭附近避雷線，雷電流通過(guò)桿塔入地，桿塔電位升高，絕緣子串無(wú)發(fā)生閃絡(luò)，當(dāng)雷擊架空避雷線檔距中央時(shí)，地線電位升高，也可能引起導(dǎo)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(lái)接地的物體（桿塔、避雷器），受雷擊后電位升高，反過(guò)來(lái)對(duì)原來(lái)是高電位的導(dǎo)線放電。

③ 雷繞過(guò)避雷線，擊中相導(dǎo)線，這種由導(dǎo)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(shí)，雷電直接流過(guò)桿塔或?qū)Ь€。因此，這時(shí)產(chǎn)生的過(guò)電壓又稱為直擊雷過(guò)電壓。

六.提出新的設(shè)想：

其次，在解決雷擊及潮濕問(wèn)題上，本人有個(gè)大膽的想法：

就是，在瓷瓶鐵塔上側(cè)加裝個(gè)雙交叉V字型避雷針，呈對(duì)角斜向伸出，和瓷瓶方向呈一個(gè)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(dāng)遇雷雨放電，通過(guò)避雷針與鐵塔的間隙便可放電，卸掉過(guò)壓、電流，當(dāng)此雙交叉V字型避雷針在帶電狀態(tài)下，不與鐵塔導(dǎo)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(yīng)帶電，我們知道交流電有感應(yīng)磁場(chǎng)效應(yīng)，交流為50Hz就會(huì)產(chǎn)生50Hz的震動(dòng)磁場(chǎng)，在雙交叉V字型避雷針與線路的磁場(chǎng)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(dǎo)電體，也會(huì)產(chǎn)生共振，這種振動(dòng)，約越靠近導(dǎo)線，振動(dòng)效果越強(qiáng);就像電磁灶一樣，共振又會(huì)產(chǎn)生熱效應(yīng)，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(dòng)，沒(méi)有產(chǎn)生電流，雙交叉V字型避雷針和線路間的損耗，相對(duì)應(yīng)得線路電容損耗，線路電感損耗可以忽略，不過(guò)，這有待實(shí)際效果的檢驗(yàn)？

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(hù)，既可以十分有效避免線路招雷擊的幾率，對(duì)于有些巨大雷電壓、電流沖擊集電線路瞬間，集電線傳導(dǎo)出去到升壓站需要毫秒差，此時(shí)，瞬間的巨大雷高壓、高電流通過(guò)雙交叉V字型避雷針的放電間隙也開始釋放，釋放同時(shí)，由于電壓、電流有效釋放，也減緩集電線路的傳導(dǎo)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(duì)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(yīng)到35kv集電線路，線路上的高壓瞬間反向感應(yīng)到雙交叉V字型避雷針，使雙交叉V字型避雷針?lè)烹婇g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(shí)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(shí)得到清理，更有效地保護(hù)了避雷器、瓷瓶的損壞，同時(shí)減少瓷瓶臟污潮濕的概率;

2，風(fēng)電場(chǎng)35kV集電線路接地裝置的優(yōu)化，也是不可忽略的問(wèn)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(fēng)電場(chǎng)35kV集電線路裝置長(zhǎng)針?lè)览籽b置也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。加裝個(gè)雙交叉V字型避雷針，以及瓷瓶加裝玻璃瓷瓶防護(hù)，作為雷電防護(hù)的最后一道防線，可把雷電流、雷電壓在擊中集電線時(shí)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(diǎn);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。

七.35kV集電線路防雷擊、防瓷瓶臟污潮濕進(jìn)行優(yōu)化處理;

綜上所述，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以下三點(diǎn)：

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(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;

3.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)

4.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;

5因此風(fēng)電場(chǎng)35KV集電線路保護(hù)裝置若監(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。為減少跳閘頻率，更好的保護(hù)集電線路，提出本人對(duì)風(fēng)電場(chǎng)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(hù)絕緣子，裝設(shè)桿塔避雷針引雷;加上風(fēng)電場(chǎng)線路適當(dāng)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(yùn)用。（此方式未實(shí)施）

作者簡(jiǎn)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(dá)五年之久，對(duì)35KV線路雷擊事件多年研究，借助中外有關(guān)文獻(xiàn)提出改進(jìn)方案;

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