有效降低风电场 35kV 集电线路跳闸率的解决方案李伟强
（中广核新能源（深圳）有限公司新疆分公司，新疆 乌鲁木齐 830000）
摘 要：风电场内 35kV 架空集电线路承担着汇集电能和输送电能的主要作用，但有多种影响集电线稳定运行的因素，因此需要采取科学的应对措施，实现线路跳闸率的有效降低。文章介绍了利用导体多短针雷电放散装置来改善风电场 35kV 集电线路经常出现跳闸的情况。
关键词：防雷措施；跳闸率；风电场
引言：
现阶段风电场主要电力传输的线路为 35kV 架空输电线路。因为大部分风电场位处山区，很容易受到外界环境因素的影响，经常会遭受雷击，特别是在旷野和高山地区，35kV 架空输电线路受雷击的概率更大，在雷击架空输电线路的情况下，会导致线路开关出现跳闸，并使电气设备受到损害。因此，需要重视风电场集电线路的防雷建设，加强以降低跳闸率为主要目的的线路改造工作。
一、风电场 35kV 集电线路跳闸率问题的背景概述及成因分析现阶段，导致风电场 35kV 集电线路跳闸的主要因素为雷击故障。
通常可以靠两个主要标准方法来确定线路的防雷性能，分别是确定线路对较大雷击的承受能力和确定线路在受到较大雷击后的跳闸率。线路对自然雷击的抵抗能力主要是在雷击断线路时绝缘子不会出现闪络，反之则出现。配电线路本身受到雷击后线路携带的电流如果超过耐雷性，会导致绝缘子形成闪络冲击，如果闪络冲击的时间较短，是不会导致线路跳闸的情况，但在雷击消失后，工作电压会持续生成工频短路电流和电弧，进而造成线路跳闸的情况。输电线路跳闸率是每年每 1000KM 线路受雷击产生的跳闸次数，可以通过跳闸率来确定线路的耐雷水平。如果线路的雷击跳闸率小，可以体现出线路具有良好的防雷性。为了有效提高输电线路的抗雷击能力，需要重视高压输电线路的防雷设计[3] 。
根据我国电力行业对高压架空线路耐雷水平的要求，设计人员在设计过程中需要按照规范的要求进行设计，同一条线路的耐雷性在确定后，整条线路就会保持相同的耐雷水平。即便设计过程中已经确定耐雷水平符合规定标准，但因为风电场集电线路处于的位置存在一定差异，经过的地理位置比较复杂，有的位处丘陵，有的位处高山，周围的环境变化较大。因此，线路保持同一种耐雷性不能保证在雨季不受雷击。实际调查显示，35kV 架空输电线路在自然环境下受雷击时产生的雷电流通常会高于其耐雷水平，如 35kV 线路的耐雷水平保持在20~30kA，但受到雷击后产生的雷电流会超出大约 46~59%。因为风电场高压传输线路的环境存在多变因素，统一的耐雷水平会给线路在雷雨季节运行埋下安全隐患。
风电场高压输电线路受到雷击时出现线路跳闸的情况有两种，分别是反击雷跳闸和绕击雷跳闸。反击雷跳闸形成的根本原因：由于高压输电线路杆塔附近的避雷线路在受到雷击后，杆塔的电压和接地电阻下降会瞬间降低，导致塔顶电位达到了线路绝缘的闪络值，造成了杆塔反击雷情况。绕击雷跳闸出现的主要原因：雷击会自动绕过避雷线屏蔽的区域，让避雷线失去避雷效果，这种情况就称为绕击，通常造成绕击雷出现的因素有杆塔、地形等。
相关研究显示 35kV 输电线路因其高度较低的原因，所以出现反击雷的概率占据整体线路受到雷击的 95%，出现绕击雷的概率占 5%。因此，想要花费较低的成本来降低线路出现跳闸的概率，要先解决输电线路反击雷相关问题。
二、风电场 35kV 集电线路跳闸率的有效降低建议为提高线路的耐雷水平，降低线路的跳闸率，可以适当减小杆塔冲击接地电阻、杆塔分流系数、导线平均对地高度等数值，进而提高线路绝缘子的串片数，改造杆塔的接地地网可以降低接地电阻，降低杆塔和导线的高度，搭设耦合地线、减少杆塔电感，这样都能有效提高线路的耐雷性能[2] 。
但在线路搭建完毕、杆塔和线路已经完成施工的情况下，就不能采用降低杆塔和导线的高度等方法，因为这些方法只能用在设计阶段。
在施工结束改进的方法只能通过增加绝缘子串片的数量、减小接地电阻数值、搭建耦合地线等方法。但这些方法的实际施工过程比较困难，还会受到其他因素影响，这表明传统的改进措施已经不适用于输电线路改造工作。在对比多种防雷措施，做出一定实验后，我们掌握一种新的改造措施，从降低输电线路杆塔雷击率出发来对线路杆塔做出防雷改造，主要应用延缓电子流的发射的导体短针雷电放散设备，以此降低集电线路杆塔发生雷击事故，杜绝雷击灾害出现。
（一）杆塔顶端装设线状导体短针雷电放散装置需要给经常发生雷击的线路部位或杆塔安装线状导体多短针雷电放散装置。该装置是由大量的放散电机组合而成，并且曲率半径较小，在积累一定电荷后就会及时将电量放出，放电时会产生电晕阻止离子化通道的形成，进而降低雷击形成的概率。因此，能够有效防止雷击对输电线路造成的损害。
在杆塔顶端位置加设短针雷电放散装置能降低杆塔受雷击的概率，进一步减少因杆塔出现的线路跳闸事故。同时如果临近的杆塔都装设短针雷电放散装置还可通过放散电极的作用，释放感应雷电荷，以此降低雷击击中线路的概率。导体多短针雷电放散装置是我国唯一引进使用的直击雷防护产品，该产品在实际应用过程中比普通避雷针有更低的接闪率。通过一定实验显示，该产品在雷雨季节对线路跳闸起到有效的防护作用。某地区表明，在未安装放散装置时，该地区风电场每年至少出现 2~3 次跳闸事故，安装装置后一直保持着稳定运行的状态[3]。
（二）装设线路高压避雷器
在 35kV 线路还未完全进入升压站时，需要将不同型号的氧化锌避雷器安装在升压站前的杆塔上，这些避雷器的主要作用是确保输电线路能够正常运行，并且当出现反击雷和绕击雷时，可以起到一定防护作用，氧化锌避雷器工作原理是将钳位电压分离以免出现绝缘子出现闪络，同时还能将雷电流进行分流，这样可以降低杆塔顶部雷电位，让杆塔耐雷性得到有效提高。还要注意在安装避雷器时尽量减小杆塔接地电阻，确保高压避雷器的避雷效果得到有效发挥。
（三）减小杆塔接地地网阻值
降低杆塔接地电阻的阻值，可以有效处理反击雷导致的破坏问题。
35kV 集电线路在进行防雷改造工作时，要注意尽可能减小杆塔的接地电阻的阻值，让杆塔接地电位得到明显提升，这样才能提高线路的耐雷性。并且为降低高压输电线路受到雷击的跳闸率，也需要将杆塔接地电阻的数值控制在最小。一般情况下集电线路杆塔通常设置在山区或者高山上，地质环境比较恶劣，如果要进行地网改造需要花费大量的成本。因此，相关工作人员要秉持着因地制宜的改造理念，在改造地网的过程中综合考虑经济问题，不能盲目地投入大量资金。要有针对性对电阻偏大的杆塔进行降低电阻优化工作，同时需要对升压站前已经安装避雷器的杆塔进行接地改造工作，让避雷器充分发挥出分散雷电流的有效作用。
（四）做好线路环境巡视
风电场的线路巡视工作也是避免出现跳闸现象的重点内容，其巡视具体内容包括：线路和建筑物、树木以及导线是否保持一定安全距离；线路下方或者附近是否进行危害线路安全的施工；线路附近是否堆积易燃易爆物品；线路附近有无建筑垃圾、生活垃圾等。
总结：综上所述，在解决 35kV 风电场集电线路跳闸的问题上，可以通过在输电杆塔的顶端加设线装导体短针雷电放散装置来降低线路遭受雷击的概率，进而提高集电线路的耐雷性。因为风电场集电线路分布的环境较为复杂，不能单纯依靠一种方式提高整体线路的防雷效果，要根据实际情况采用创新的防护措施，这样才能达到全面降低跳闸率的目的。
参考文献：
[1]王哲.某风电场 35 kV 集电线路零序保护拒动原因分析[J].内蒙古电力技术，2020，38(05)：89-91+94.
[2]王则会.关于风电场 35kV 母线 PT 柜综合接地保护装置优化探讨[J].
科技创新与应用，2018(28)：134-135.
[3]丁学光.有效降低风电场 35kV 集电线路跳闸率的解决方案[C]..风能产业（2018 年 9 月）.：中国农业机械工业协会风力机械分会，2018：
92-95.
