夏帆
重庆市送变电工程有限公司 重庆 400000
摘要：风力资源作为一种清洁、可再生资源，在发电领域中广泛地应用，在各项技术不断推动下，风电场装机量位居世界前列，大大提升了我国风力发电技术，推动了风电场建设发展。但在生产和运维的过程中，很多安全问题也暴露出来，风电场中的架空输电线路长期裸露在自然界中，容易造成导地线和自立式角钢铁塔遭受雷击事故。
关键词：风电场；输电线路；防雷技术
引言
我国电力事业飞速发展，社会各界更加重视电网供电的安全性，合理的安装风电场避雷器线路，能够提升线路运行的可靠性。通过收集现场的数据资料，建立导线、电缆、铁塔、接地和避雷器模型验证接地电阻越小对防雷效果越好，最后提出一种降低接地电阻优化防雷设计的方案，以保证风电场内输电线路工程的安全运行和电网的稳定。
13种防雷技术原理
架空输电线路在风电场中是举足轻重的地位，长时间的裸露在自然界会发生雷击、火灾、舞动、脱冰、断线、倒塔、外力破坏、人身伤亡等事故，其中因为线路走廊较长、水文土壤条件较差、强对流天气增多等不利因素，雷击事故较为频发，被认为是影响电网安全稳定运行的重要因素。风电场内架空输电线路应基于地闪密度参数、地址参数、杆塔参数及耐雷性能进行防雷设计，主要的３种防雷技术原理：
1.1防直击，使导线和铁塔不受雷直击
1.1.1选址
架空输电线路选址勘测时需要注意线路路径，应尽量避免海拔较高的地方，经分析可以知道山脊处、海拔高的地方最容易在雷击时产生故障，同时根据运行经验，容易起风区域、大电阻率突变区域和突兀区域较容易遭受雷击，也需要避开。
1.1.2架设地线
风电场内因为要传输风机控制信号，一般都会架设OPGW地线或ADSS地线，可以通过分流、耦合和屏蔽作用提高线路耐雷水平，地线是最有效和最基本的防雷措施，在雷电活动强的地区还可以采用架设藕合线方式提高耐雷水平，架设耦合地线是指在导线的下方加挂地线，降低了绕击率，另一方面，耦合地线还可以采用地埋方式，是指在沿线路走向在土里埋设１～２根地线，并可以连接到下一基铁塔的接地装置上，也可以架设双地线增加保护角。
1.1.3安装避雷针
线路避雷针能较大程度的对线路进行直击雷保护，降低线路发生故障的频率，线路避雷针的形式也是多种多样的，这里介绍几种避雷针：可控放电型避雷针由金属环、非线性电阻、储能装置、支架和可控针组成，在地面场强较低时，储能装置会将雷云电场下空气中的电荷储存，可控针在电场强度足够高时突然发生电位跳跃式上升，释放储能装置里的能量，自主引发上行先导，可以形成上行雷或者中和下行雷，从而发挥保护输电线路的作用，相对于传统的富兰克林避雷针，这种避雷针还能减轻感应过电压。线路型头部分裂均压式避雷针具有宽大头部结构的特点，较大的等效半径降低了杆塔的微小截面线状迎面先导，同时也减少了雷电下行先导电位和杆塔迎面先导之间的泄露电阻，避免雷电压向杆塔方向发展，从而降低雷击跳闸率；多短避雷针可以抑制下行雷，大大提高空间临界击穿电压，同时抑制塔顶导线产生迎面先导，能有效防止绝缘子串附近的导线遭到绕击作用。地线侧向避雷针可以有效减小地线保护角，对导线产生屏蔽作用。在平原地区，若雷击跳闸率很高，可以采用架空线改为直埋电缆方案，还可以安装预放电棒、负角保护针和消雷器防止雷电直击作用。
1.2防闪络，使输电线路受雷后绝缘不完全发生闪络
绝缘子的闪落与绝缘子污秽程度有很大关系，空气中的灰尘杂质积落在绝缘子上，在小雨、雾、露或雪天气时，湿润的电解质使绝缘子表面电导率增加，大气过电压作用下绝缘子串容易发生闪络放电。
有文献分析了绝缘子闪落机理，分析表明绝缘子污秽程度、湿润程度、过电压大小这３个方面对绝缘子闪络影响较大，设计前应考虑风电场周围污秽情况的发展趋势，运行状态下应及时对污秽进行清洗，这些措施都可以降低绝缘子的闪络，提高线路的防雷水平。当多回输电线路遭受雷击时，两条或多条线路可能同时发生闪络，对风电场的运行造成严重影响。为了降低了多回闪络率情况，有学者在EMTDC建立输电线路模型进行了仿真研究，在不增加总闪络率的情况下，提出新的多回线路绝缘等级高的不平衡绝缘设计方法，这为设计人员提供了另一种防雷设计思路。雷电流不能及时的泄露到大地时，也是造成绝缘子串闪络的重要原因，可以通过降低接地电阻，或适当加强线路绝缘或者采用差绝缘方式通过减少工频电场强度来阻止雷击时绝缘子完全闪落。
1.3防建弧
输电线路发生闪络后不建立稳定的工频电弧，也不使它转变为两相短路故障或不导致线路跳闸。雷电流具有幅值大波长短的特点，当雷电击中导线后，它会传输到绝缘子串上会发生闪落过程，绝缘子闪落后，闪落电弧是不会引起线路跳闸事故的，当闪络电弧将空气击穿离解，发展成稳定的工频续流，形成相间短路时故障会发生；继电保护装置在弧道发展成稳定电弧之前动作，可以阻止跳闸事件发生，从而保护线路。可以通过及时更换零值绝缘子、装设自动重合闸装置或者将系统中性点采用非直接接地方式来避免建立稳定工频电弧。
2输电线路防雷性能提高措施
2.1定期做好线路防雷检测
风电场根据运维规范要求，每年都要定期开展年度预防性试验及各项设备性能检测，防雷检测更是很重要的一环节。其中，电气设备防雷检测包括箱变、风机、升压站设备、综合配电设施及建筑物等，检测内容包含基本情况和防雷类别确定、高、低压供配电基本情况、主要防雷保护对象和电气、信息设备基本情况、防雷装置设置基本情况及雷灾历史、其他情况。风电场要根据防雷检测结果，及时进行缺陷隐患整改工作，以保证雷电多发季节设备性能可靠。
2.2改善接地装置
降低输电线路杆塔的接地电阻也是线路防雷措施中比较常见的防雷手段。在具体实施防雷过程中，应根据基杆塔土壤的电导率情况最大化的降低输电线路接地电阻，使接地电阻值保持在一定范围内。雷击高风险杆塔，每基杆塔不连地线的工频接地电阻。宜采用增大水平/垂直接地体长度、增加接地体埋设深度的方式降低接地电阻，禁止使用化学降阻剂或含化学成分的接地模块。
2.3降低保护角
用避雷线来保护输电线路时，目前，都用保护角的大小来表示其对线路的保护程度。保护角即图中避雷线和边相导线的连线与经过避雷线的垂直线之间的夹角，夹角以内的保护区域就是保护范围。保护角越小，避雷线对导线的屏蔽保护作用越有效，为了减小保护角，必须提高避雷线的悬挂高度，但这将增加杆塔尺寸，增加造价，所以保护角又不能做的太小，按照线路的重要程度不同。结合风电场运维实际情况，对于多雷区，输电线路保护角应有针对的进行调整，以确保有效地降低雷
击跳闸率，提高线路运行可靠性。
结束语
雷击杆塔和导地线在输电线路中是较为常见的事故，风电场中架空输电线路的防雷设计对其安全运行有着举足轻重的地位，目前主要的防雷原理有３点：防直击雷、防闪络和防建弧。根据风电场不同情况，采取有针对性的防雷设计方案才可以保证风电场安全稳定和减少人身事故。
参考文献
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