山地光伏电站架空线路雷击跳闸治理

山地光伏电站架空线路雷击跳闸治理

吴俊松

中广核黔西南册亨新能源有限公司  贵州省黔西南州册亨县  552200

摘要：近年来，随着山地光伏电站的快速发展，架空线路雷击跳闸问题日益突出，给电力系统稳定运行带来了一定影响。有效治理山地光伏电站架空线路雷击跳闸问题，对于确保电网安全运行、提高光伏发电效率具有重要意义。因此，有必要针对山地光伏电站架空线路雷击跳闸问题加强研究和探讨，提出相应的治理措施，以保障电力系统的可靠运行。

关键词：山地光伏电站；架空线路；雷击跳闸；治理措施

引言：山地光伏电站作为清洁能源的重要组成部分，常常面临雷击损害问题。雷击会导致架空线路跳闸，严重影响电站运行稳定性，影响光伏发电效率，造成经济损失。据统计数据显示，山地光伏电站因雷击跳闸所造成的停机时间平均每年超过100小时，直接导致发电量损失超过10%。因此，解决山地光伏电站架空线路雷击跳闸问题，对于提高光伏发电效率和减少经济损失至关重要。

1雷电对山地光伏电站架空线路的影响

1.1雷电现象及其危害

雷电是一种自然现象，指的是大气中产生的电荷分离和释放过程。当云层内部负荷和地面或其他云层间的电位差达到一定程度时，会发生雷电放电。雷电现象在山地光伏电站的架空线路中具有重要的影响和危害。雷电放电会产生巨大的电流和能量，当雷电直接击中架空线路时，会导致电流过大而引起跳闸或短路，这种跳闸现象会造成光伏电站的停运和线路的故障，严重影响发电效率和稳定性。雷电放电还会导致电力设备和线路的损坏，雷电产生的高电压冲击和电流涌入会对设备和线路的绝缘材料和导线产生严重破坏，导致电力设备的损毁和线路的断裂。修复和更换设备和线路不仅费时费力，还会造成经济损失。此外，雷电放电时伴有强烈的光亮和巨大的声响，容易引发山火和火灾。人员在雷电天气下，尤其在山地环境中，容易受到雷击伤害，对人身安全构成威胁。因此，了解雷电现象及其危害对于山地光伏电站架空线路的防护至关重要，通过采取相应的防雷措施和技术，如安装避雷针、接地装置、避雷网等，可以有效减少雷电对架空线路的影响和危害。同时，及时监测和预警雷电天气，采取紧急措施，可以最大限度地保护设备和人员的安全。

1.2对架空线路的影响

雷电对山地光伏电站架空线路具有重要的影响和跳闸现象，雷电放电会引起架空线路电压的瞬态变化。当雷电直接或间接击中架空线路时，会导致电压瞬间升高，超过线路的耐压能力，从而引起跳闸。这种跳闸现象会导致光伏电站停运，影响其发电效率和稳定性。雷电放电会产生强大的电磁场，对架空线路的电信号传输和通讯设备造成干扰。电磁场的干扰可能导致通讯中断、数据丢失或通讯质量下降，影响光伏电站的运行监控和数据采集。雷电还会对架空线路的绝缘性能造成损害，雷电产生的高电压和电流冲击会对绝缘材料产生热量和机械力，使其老化、破裂或失效。绝缘材料的损坏会引发电气短路，导致线路的跳闸和设备的损坏。此外，雷电放电会引起架空线路附近的电弧现象，电弧是一种高温、高能量的放电现象，可能导致线路的短路、烧毁和设备的损坏。电弧产生的高温和火焰还会引起周围的燃烧和火灾风险，对光伏电站和周边环境造成严重危害。

1.3山地环境中的特殊雷电风险

山地环境中存在着一些特殊的雷电风险，对于山地光伏电站的架空线路来说，这些风险需要特别关注和应对，山地地形通常具有较高的海拔和陡峭的地形特征，这使得雷电更容易在山地区域产生。而且，山地地形会导致雷电的路径变化和聚集，增加了雷电击中架空线路的可能性。其次，山区通常有较为复杂的气象现象，如强风、降雨和局部的对流活动，这些气象条件会增加雷电形成的机会，并增加雷电对架空线路的影响和损害。另外，山地地形对电磁场的扩散和分布也会产生影响。由于山地地形的起伏和障碍物的存在，电磁场的传播路径可能会受到阻碍和反射。这导致雷电放电时电磁场的分布不均匀，增加了架空线路附近电磁干扰的风险。此外，山区通常具有干燥的气候和大量的干燥植被，雷电放电时可能引发周围植被的燃烧。山火的蔓延速度快，火势凶猛，对光伏电站和周边环境造成严重的破坏和威胁。

2治理措施

2.1安装避雷装置

在架空线路的入口处安装避雷装置，如避雷针、避雷线等，可以有效减少直击雷对线路的影响。这些避雷装置可以通过吸引雷电先与避雷装置接触，从而避免雷电直接击中线路，进而保护线路免受损坏。避雷针是一种尖端的金属装置，通过将雷电引向自身来保护周围的物体。避雷针通常安装在架空线路的入口处，以防止直击雷对线路的影响。避雷线则是一种沿着架空线路布设的金属线，通过与避雷针或其他接地装置的配合使用，可以进一步增强线路的防雷效果。开关站是光伏电站的核心权重资产，在送出线路开关站前的多基杆塔上安装避雷器，进站采用3 级避雷器逐级泄放。在安装避雷装置时，需要考虑地形、地貌、建筑物等因素的影响，合理选择避雷装置的类型和布设方式。同时，还需要注意与周围其他设施的协调性和安全性。通过合理设计和安装避雷装置，可以有效提高架空线路的防雷能力，减少雷击跳闸的风险。增加提前放电避雷针不仅对大档距杆塔线路起到保护作用，同时代替了避雷线作用，降低了线路的雷害（直击雷、绕击雷）问题，提高光伏电站安全运行水平。

2.2安装耦合地线

在架空线路下方或附近安装耦合地线是一种有效的防雷措施。耦合地线通过增加地线与导线之间的耦合作用，能够降低线路的接地电阻，从而提高线路的耐雷水平。耦合地线是与架空线路平行布设的辅助地线，它与架空线路之间存在一定的距离。当雷电袭击时，耦合地线能够分流一部分电流，从而减少雷电对架空线路的影响。同时，通过在耦合地线上增加接地装置，可以进一步增强其与架空线路之间的耦合作用。根据实际数据，安装耦合地线后，线路的耐雷水平可以提高20%以上。在一些雷电活动频繁的地区，安装耦合地线已经成为了一种常规的防雷措施。当然，安装耦合地线也需要考虑地形、地貌、建筑物等因素的影响，并合理选择布设方式和接地装置的类型。同时，还需要注意与周围其他设施的协调性和安全性。

2.3优化线路布局

优化线路布局是降低感应雷影响的重要手段。在架空线路的设计和施工中，应尽量避免跨越地形变化较大的区域，如山脊、山坡等，因为这些区域容易产生强大的感应磁场，从而增加雷击的风险，如果必须跨越这些区域，应采取相应的防雷措施，例如，可以使用避雷器等设备来增强线路的防雷能力，还可以增加绝缘子的片数，提高线路的绝缘能力，降低感应雷引起的跳闸风险。此外，还能采取一些其他的措施来优化线路布局。例如，可以尽量减少架空线路的长度和跨越高度，以减少感应雷的影响范围。可以采取屏蔽措施，如使用金属屏蔽线等，来减少雷电对线路的干扰。总之，在架空线路的设计和施工中，应尽量避免跨越地形变化较大的区域，并采取相应的防雷措施。同时，应加强监测和维护工作，及时发现和处理潜在的雷击隐患，保障电力系统的稳定运行。

结束语：在处理山地光伏电站架空线路雷击跳闸问题上，我们需要不断探索，积极应对，确保电力运行的稳定性和可靠性。只有加强技术改造，提高设备抗雷能力，才能更好地保障电站安全运行，提供更可靠的电力支持。

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