某风电场35kv集电线路频繁遭雷击跳闸的原因分析及对策

某风电场 35kv集电线路频繁遭雷击跳闸的原因分析及对策

唐元祥

江苏龙源风力发电有限公司

摘要：在高压架空输电线路的运行期间，受到雷击过电压影响，会产生绝缘闪络，进而使得线路故障问题出现。在跳闸事故中雷击因素引发的挑战占比50.0%左右。雷击会对风场的安全、可靠造成严重影响，必须要引以为重。本文主要分析某风电场35kv集电线路频繁遭雷击跳闸的原因，并结合相应的理论，制定针对性解决对策。

关键词：风电场；35kv集电线路；频繁遭雷击；跳闸原因

风电场运行期间，雷击灾害会造成严重的后果，产生较大的负面影响，必须要加身认知，引以为重。在农村山林区域中的输电线路，受到交通影响，一旦出现雷击事故，将会降低巡检效率与故障分析质量。雷击天气伴随着明显的降雨与大风，极易引发树木摇摆，对线路运行安全产生影响。若不能采取科学、合理的措施解决这些问题，则容易造成线路跳闸。

1 雷击跳闸原因

1.1多雷地区容易引起跳闸事故

某风电场座落于江苏省淮安市盱眙县西南部丘陵地带，根据淮安地区雷暴及地闪特征分析,盱眙县属于重落雷区,且盱眙风电场架空线路全场共512基塔,全部坐落于山头之上,比周边建筑及树木都要高,这就更容易被雷击。

1.2输电线路反击雷跳闸事故

落雷在高压输电线路杆塔、杆塔附近避雷线上，杆塔、接地引下线电感与杆塔接地电阻降压，会导致塔顶电位达到上限，使得绝缘产生闪络现象，进而导致杆塔雷击反击。杆塔的接地电阻会对雷击跳闸产生影响，不少研究认为，杆塔接地电阻增加10~20Ω,则会导致雷击跳闸率增加50%~100%。

1.3输电线路绕击雷跳闸事故

绕击指的是雷绕过避雷线的屏蔽，直接击打在导线上。绕击发生因素与反击对比要复杂很多，若存在雷击距离间隙系数，则会受到杆塔、弧垂和地形等因素影响。

1.4过电压引起跳闸事故

感应雷过电压，在架线路附近发生雷击，借助电磁感应，输电线路会产生过电压。直接雷击电压，雷达直接击打在避雷线、导线上，以此产生过电压。

1.5避雷器防雷性能质量降低引起跳闸事故

氧化锌避雷器无串联间隙，会持续承受系统带来的电压与电流。电流内的有功分量会加速阀片温度的增加，是的伏安特性产生变化，长期如此会导致阀片产生老化现象，且出现热击穿情况。在冲击电压的作用下，氧化锌避雷器阀片会出现老化现象。氧化锌避雷器内部受到、绝缘性能降低，会导致工频电流增加，使得功耗增加，严重的话还可能会产生内部翻几个点。受到灰尘、雪天与下雨天、凝露等因素的影响，内部电位、外部电位分布在不同电位，使得线路内部阀片、外部瓷套产生电位差，进而出现放电现象。

1.6 绝缘水平降低引起跳闸事故

架空线路绝缘子缺乏、绝缘子破损，将会导致绝缘性能下降。避雷器本身泄流能力有限，会导致一部分雷电过电压入侵配电电气设备、电缆线路等，使得线路出现跳闸。

2 防雷击措施

高压输电线路防雷击，需要确保经济与技术合理，保障措施全面，以此降低雷击事故，确保供电可靠与安全。基于此，可实施以下防雷击措施：

2.1 改造杆塔接地电阻

通过降低杆塔的接地电阻，可减少雷击故障。在线路防雷击改造阶段，需要尽可能的将杆塔的接地电阻值降低，避免杆塔电位升高，实现线路耐雷水平的提升。为减少高压输电线路雷击跳闸率，必须要注重接地电阻偏大杆塔接地方式的改造。

2.2提高线路绝缘水平

输电线路耐雷水平最大的影响因素为绝缘子U50%，通过适当增加绝缘子的片数，能够实现绝缘子U50%放电电压，可实现杆塔耐雷水平的提升，将雷击故障跳闸率降低。值得一提的是，需要确保绝缘子串耐击水平，杜绝使用低值绝缘子、零值绝缘子，在检查出数值为零值厚，需要及时更换，确保杆塔耐雷水平。

2.3更换老旧线路型氧化锌避雷器

装设线路型氧化锌避雷器，更换老旧线路型氧化锌避雷器，注意输电线路的保护，以此确保反击、绕击防御效果。笔者认为，可安装线路避雷器专业台账，注重维护，并按照周期进行测试实验。确保防雷装置内附件安装合理，提升镀锌质量，加强防腐水平。

2.4 装设可控制的放电避雷针

可控放电避雷针具有小电流幅值、主放电电流陡度≤5kA、保护范围、低绕击率低等特点,较为适合高压输电线路防雷需求。与此同时，可控放电避雷针引雷能力高于传统避雷针，且保护角较大，可将杆塔遭受绕击的概率降低。结合输电线路耐雷水平的设计要求，110kV-500kV输电线路能够耐受雷击放电电流，不会加大感应过电压。

2.5 线路装设旁路耦合地线

降低接地电阻困难线段，在导线下假设架空地线，这一线路又被称之为耦合地线。其中作用在于加强避雷线、导线耦合，促使绝缘子链上的过电压数值降低。与此同时，可增加雷电流的分电流作用，避免雷击绕击。

2.6地线上装设防绕击预放电避雷针

对于220kV及以上山区输电线路,雷击跳闸大部分由绕击引起。而一般绕击多发生在杆塔附近,针对输电线路雷击跳闸这一特点,为降低输电线路绕击跳闸,可采用高压输电线路防绕击预放电避雷针。

3 某风电场35kv集电线路频繁遭雷击跳闸对策

3.1目前采取的措施:

1、利用全停,将线路铁塔接地电阻全部测量,阻值均在合格范围内,但有几个铁塔接地电阻值相对偏高。

2、利用全停更换断裂的避雷器引线10根,试验不合格的避雷器更换。发现一组9片绝缘子损坏进行了更换。

3、铁塔地角保护帽轻微破损8个进行了修复。

4、对架空线下方树木进行了砍伐。

3.2可实施方案:

1、根据之前35kv龙澜325线避雷器改造,将原有老旧避雷器进行更换,并增加了6组避雷器,改造后效果明显,从之前一年雷击跳闸2、3次到目前为止未发生雷击跳闸。此方案实施方便、费用低、效果明显。建议使用避雷器改造方案,将有雷击跳闸线路优先进行改造,后续进行全部改造。

2、建议进行杆塔接地电阻改造。杆塔的接地电阻是影响雷击跳闸率的重要因素,计算表明:杆塔的接地电阻若增加10~20Ω,雷击跳闸率将会增加50%~100%。因此降低接地电阻是有效防止雷击跳闸的手段之一。风场铁塔接地电阻值普遍不高,但有几个塔相对接地电阻值偏大。可以运用部分的降阻剂,降低接地电阻,同时因为其 pH 值通常浮动在7.7~8.6区间,部分展现出了中性略偏碱的属性,由此就会对接地体产生一定的钝化维护效用,所以通常状况下不会产生侵蚀方面的问题。使用此方案实施无需停电,方便快捷。

3、随着季节的变化,树木又开始了生长,需要对架空线下方树木继续砍伐。

综上,对于架空输电线路来说,雷击跳闸故障会对其产生比较严重的危害,因此,必须采取合理措施实现对雷击故障的有效预防。上述方案改造后,还无法改善雷击的危害,那应该考虑其它几种预防措施同时实施。

结束语

综上所述，笔者认为通过分析风电场线路雷击跳闸的原因，可制定针对性的措施，确保防雷措施的科学合理与有效。以此实现线路避雷水平的提升，确保功能可靠与稳定，保障送电经济与合理。

参考文献：

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[4]陈磊. 大型风电场35kV集电线路防雷保护的研究[D].昆明理工大学,2019.

作者简介：唐元祥，1966，男，汉，籍贯：江苏省盐城市滨海县，职务职称：安全环保监督部主任，工程师，注安师，学历：本科，单位：江苏龙源风力发电有限公司，研究方向：风电安全管理，单位所在省市及邮编：江苏省南通市，226014