交叉V字型絕緣避雷針在

一，導引：

35KV集電線路是我國現階段運用較為廣泛，擔負著高壓輸變主要輸配電的任務;而雷擊受損在夏天的北方地區時有發生，因此，如何避免雷電在集電線上發生損毀，給風電場造成損失，顯得尤為重要;

二，雷擊現象

風電場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雷兩種，前者其中富有一定的能量，電壓峰值能夠超過五千千瓦，直擊雷具有一定的破壞性。若風電場集電線路直接被雷擊，那么電流會依附于接地引下線入地，進而產生下述幾類影響：

第一種，電流會生成較大的電磁波，在電源線與信號線上感應極高的脈沖電壓;

第二種，電流通過的途徑會有極高的熱量，進而導致火災及爆炸;

第三種，電流流經的途中，物體水分因熱而發生汽化，因此膨脹，最終產生機械力，這能夠直接造成風電場絕緣瓷瓶受損。

根據歷年統計資料顯示，在雷電產生的磁場強度超過0.07Gs狀態下，風電場集成電路元件即可出現誤動;而在磁場強度超過2.4Cs狀態下，即可導致電氣設備損壞。

三，分析案例

山西某公司，輸變電工區在2020年 11月6日對雙井風場35KV集電Ⅱ、Ⅲ線下山段雙回路巡視時，發現大面積瓷瓶放點缺陷。

原因分析：引起高壓側支柱瓷瓶放電的因素很多，瓷瓶表層的清潔，是否有裂紋，環境濕度等特殊天氣（雷雨，大霧，大風，沙塵）都會有這種現象發生，尤其是室外高壓設備。不外乎以下五點：

雷擊放電;

瓷瓶質量問題;

瓷瓶污垢，放電;

天氣大雨潮濕;

瓷瓶缺陷安裝時造成，平時在檢查不到位;

觀察換下來的瓷瓶，發現瓷瓶放電都在靠近鐵塔側，放電程度都很嚴重;根據原因排除法：

1.瓷瓶質量問題;

瓷瓶是工程期間統一安裝，都是同一批次的產品，如果是質量問題，那么其他線路也應該這樣;

2.瓷瓶缺陷安裝時造成，平時在檢查不到位;

輸變電工區定期對線路檢查巡視，上半年巡視不下于5次沒有發現放電現象發生;

3.雷擊放電;

11月了，雷雨季基本上已過，雷雨罕見發生;所以雷擊現象幾乎為零;

4.瓷瓶臟污;

山西某公司風場運行已有六年時間了，沒人清理過瓷瓶臟污，不排除這個可能;不過，線路瓷瓶要臟都應該臟才對;唯獨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入了秋后季節，陰雨難免、露水較多，這是不能排除此原因;不過，鑒于其他線路也應該同樣放電才對;

分析以上原因，我們認為不能排除瓷瓶臟污和雨季潮濕這兩個原因;

那么，進一步想想，就這兩個簡單的原因，會造成瓷瓶大面積放電、損毀？

除此之外，還應該再看看雙井35kv集電Ⅱ、Ⅲ線雙回路所處的具體環境，不能忽掠這個環境條件;就是Ⅱ、Ⅲ線雙回路跨距較長，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山頂占了30%，下穿黃榆線谷底和從谷底向北攀上北側黃榆線山腰的占了30%，另外的30%經過了山腰向上的山脊爬升到山頂。最終到達風電場的風機。

從故障時間段、地質條件來看，恰恰是線路穿越一個東西走廊的谷道，天氣漸漸轉冷的時節;伴著冬季漸近，西風逐漸增強，地面一部分熱量釋放，濕汽上升，正好經過這個走廊，潮濕霧汽聚集流過這個走廊，這個走廊成東西側走廊，這個東西走廊很長，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，質量加重，溝壑氣體旋流受阻等原因;云層上升逐漸變緩，流動性也隨之變緩，當濕氣霧云集中在山腰約500米到600米左右上空停留時，霧云接近山頂時才會被山頂對流層吹散。這部分潮濕霧云，在體積縮小，分子運動縮短，接近北來的冷空氣，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，長此以往，當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，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，瓷瓶爬電距離會自然縮短，這樣會對雙井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高度，臟污的瓷瓶絕緣較弱現象也表現出來，10月、11月也正好是每年的大風季，因臟污的瓷瓶絕緣較弱，經不住35KV滿負荷高壓波動，最終導致瓷瓶放電污閃，甚至擊穿爆裂的放電現象;

如果此觀點成立，造成了半山腰瓷瓶放電是由于潮濕、瓷瓶臟污、電壓波動這三個因素造成;那么，想讓瓷瓶不放電，首先得防止瓷瓶臟污、防止電壓波動或是防止瓷瓶潮濕，只要這三個條件，具備其中之一，便可以達到瓷瓶的絕緣等級標準。那么，防止瓷瓶潮濕和防止電壓波動，這兩個條件很難做到，那就只好在防止瓷瓶臟污這個條件上下功夫、想辦法了。

那么，臟污的瓷瓶在雷雨季，被雷電沖擊會不會使之提前爆裂;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大，即為雷擊頻繁發生。被擊中的集電線路電壓增高、電流增大;被雷電沖擊會使之提前爆裂;基于此，從根本上需要減少風電場35kV集電線桿塔接地電阻。個別風電場由于地質條件等因素的影響，無法全面降低35KV集電線桿塔接地的電阻，針對此問題，我們還必須架設耦合接地線，以此來強化接地電阻，在風電場35kV集電線塔下方敷設網狀地線，多設接地模塊，而在地線的敷設過程中必須側重于下述幾方面：

首先，必須要具備一定的超強電流分流能力，進而從根本弱化強大雷擊電流對風電場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電壓的功能。保證線路絕緣不受電壓波動被擊穿。這就同時要求絕緣子絕緣能力有所增強;再就是考慮是否能加裝玻璃瓷瓶作為增強絕緣防護;

四、增加防護措施

1，可以在風電場線路桿塔上裝置長針引雷器，由于長針引雷器具有一定的消雷性，能夠最大限度的遏制風電場35kV集電線的雷電強度，進而規避閃絡問題;同時，其具有一定的驅雷性，因此能夠減少雷電的擊中桿塔的比率，控制雷擊跳閘發生率。在線路上裝置長針引雷器能夠有效降低雷擊跳閘率。這也就是國網采用此措施，通過實施也印證了此措施的有效性?？墒蔷€路桿塔上裝置長針引雷器存在著一個問題，就是保護范圍十分有限的缺點。

2，在雷電波經過的途徑，交流無間隙金屬氧化物避雷器用于保護交流輸變電設備的絕緣，免受雷電過電壓和操作過電壓損害。適用于變壓器、輸電線路、配電屏、開關柜、電力計量箱、真空開關、并聯補償電容器、旋轉電機及半導體器件等，過電壓保護化合物閥片避雷設備的閥片是將非線性電阻和電容進行有機的融合，而前者具有較強的阻值。在閥片上的電壓參數不超過一定系數的先決條件下，斜率會呈幾何型遞增，而閥片可以視作是一個自帶阻值的電阻。通過實踐證實，電壓持續提高，會造成閥片阻值衰減，換而言之，在過電壓保護區間中，其斜率無限接近于零。特別是在感應雷的防護上，金屬氧化物避雷設備優勢明顯。

但是也存在著使用壽命與偶然閥片粘連和不接續、過強電流擊毀現象。

3，目前，現有條件下，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，耐污玻璃瓷瓶有個缺點，就是抗雷擊效果差，能否在鐵塔瓷瓶導線兩端，引入交叉V字型絕緣避雷針，沒安避雷器的地方，加裝個避雷器呢？

如此一來，瓷瓶不再擔心臟污問題，再加上交叉V字絕緣避雷針的保護，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，也是防潮濕放電的最佳防護措施，這種方式在山西某公司雙井風電場試裝，經過兩年額測試，效果良好，減少了跳閘次數。

那么，瓷瓶臟污的潮濕問題可以得到有效解決，還可以有效解決雷擊對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，各地區有很大區別，一般平原地區比山地雷電流大，正閃電比負閃電大，第一閃擊比隨后閃擊大。

從大量觀測數據表明，一次閃電放電電荷Q可從零點幾庫侖到1000多庫侖。在一次雷擊中，在同一地區它們的數量分布符合概率的正態分布。第一次負閃擊的放電量在10多庫侖者居多，從實驗得出數據，當模擬電容內的電位梯度du/dl達到閃擊值時就會發生閃擊。當閃擊一旦發生，云地之間即發生急劇的電荷中和。

A.雷電的特點：

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

雷電流特點：沖擊電流大，其電流高達幾萬-幾十萬安培。 時間短 ，一般雷擊分為三個階段，即先導放電、主放電、余光放電。整個過程一般不會超過60微秒.

2.雷云向大地或雷云之間劇烈放電的現象稱為閃擊（這里以討論前者為主），帶負電荷的雷云向大地放電為負閃擊，帶正電荷的雷云向大地放電為正閃擊，雷云對大地放電多為負閃擊，其電流峰值以20～50KA居多。正閃擊比負閃擊猛烈，其電流幅值往往在100KA以上，我國黑龍江省近年曾發生過300KA正電荷閃擊記錄（通常200KA以上屬少見）。

B.線路受到雷擊：

線路受雷擊后，絕緣子串二端電壓升高，會引起絕緣子串閃絡，根據雷擊點位置不同，引起雷擊閃絡的原因，基本上有下列三種：

雷擊線路附近的地面，在絕緣子二端產生電磁感應電壓，通常稱為感應雷過電壓。

② 雷擊塔頂或塔頭附近避雷線，雷電流通過桿塔入地，桿塔電位升高，絕緣子串無發生閃絡，當雷擊架空避雷線檔距中央時，地線電位升高，也可能引起導線、地線間的空氣間隙閃絡。這兩種現在統稱為反擊。它們都是原來接地的物體（桿塔、避雷器），受雷擊后電位升高，反過來對原來是高電位的導線放電。

③ 雷繞過避雷線，擊中相導線，這種由導線電位升高所引起的絕緣子串閃絡稱為繞擊。

在高壓線路中，繞擊與反擊之和就是線路總的雷擊閃絡次數。繞擊和反擊時，雷電直接流過桿塔或導線。因此，這時產生的過電壓又稱為直擊雷過電壓。

六.提出新的設想：

其次，在解決雷擊及潮濕問題上，本人有個大膽的想法：

就是，在瓷瓶鐵塔上側加裝個雙交叉V字型避雷針，呈對角斜向伸出，和瓷瓶方向呈一個角度，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有一定絕緣距離，當遇雷雨放電，通過避雷針與鐵塔的間隙便可放電，卸掉過壓、電流，當此雙交叉V字型避雷針在帶電狀態下，不與鐵塔導通的情況下，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生感應帶電，我們知道交流電有感應磁場效應，交流為50Hz就會產生50Hz的震動磁場，在雙交叉V字型避雷針與線路的磁場間，產生電磁震蕩，在震蕩范圍內，潮濕水粒、水滴也由于是導電體，也會產生共振，這種振動，約越靠近導線，振動效果越強;就像電磁灶一樣，共振又會產生熱效應，這樣的話能否可以驅離瓷瓶附近的水滴，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，由于靜態波動，沒有產生電流，雙交叉V字型避雷針和線路間的損耗，相對應得線路電容損耗，線路電感損耗可以忽略，不過，這有待實際效果的檢驗？

這也就是雙交叉V字型避雷針的工作原理，加上線路鐵塔上側避雷接地線引流的保護，既可以十分有效避免線路招雷擊的幾率，對于有些巨大雷電壓、電流沖擊集電線路瞬間，集電線傳導出去到升壓站需要毫秒差，此時，瞬間的巨大雷高壓、高電流通過雙交叉V字型避雷針的放電間隙也開始釋放，釋放同時，由于電壓、電流有效釋放，也減緩集電線路的傳導速度，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，或感應到35kv集電線路，線路上的高壓瞬間反向感應到雙交叉V字型避雷針，使雙交叉V字型避雷針放電間隙產生巨大熱量，這部分巨大瞬間的熱量產生空氣爆炸沖擊波，這種空氣沖擊波也同時沖刷瓷瓶，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和兩側腰側瓷瓶同時得到清理，更有效地保護了避雷器、瓷瓶的損壞，同時減少瓷瓶臟污潮濕的概率;

2，風電場35kV集電線路接地裝置的優化，也是不可忽略的問題。

地線線路的反擊耐雷水平不宜低于下表所列數值：

3，風電場35kV集電線路裝置長針防雷裝置也能夠降低直擊雷的發生率，同時可以弱化雷擊對風電場的影響;安裝線路避雷設備能夠減少感應雷發生率，優化35kV集電線路接地裝置，可提高線路防雷性能。加裝個雙交叉V字型避雷針，以及瓷瓶加裝玻璃瓷瓶防護，作為雷電防護的最后一道防線，可把雷電流、雷電壓在擊中集電線時得到初期釋放，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;而通過實踐證實，以上措施能夠從根本上有效降低風電場35kV集電線路的雷害事故發生率。在我國風力發電技術不斷進步和電網安全可靠性日趨提升的背景下，加強對風電場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、防瓷瓶臟污潮濕進行優化處理;

綜上所述，造成風電場35kV集電線路雷擊跳閘的主要因素主要包括以下三點：

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的構筑物即可發生較強的電磁感應，進而導致線路電位發生大幅度變化;

3.若雷電擊中避雷線，進而導致電線桿電位驟增;而上述則是直接導致風電場

4.集電線路及設備電位差過大的根本因素，而電位差若超過絕緣子的耐壓性，那么即可造成閃絡問題;

5因此風電場35KV集電線路保護裝置若監測到異常電流，那么在半秒鐘內保護跳閘，防止故障蔓延。為減少跳閘頻率，更好的保護集電線路，提出本人對風電場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絕緣子，裝設桿塔避雷針引雷;加上風電場線路適當再布設些懸吊避雷器。這就是交叉V字型絕緣避雷針在35KV集電線路抗雷擊優化及運用。（此方式未實施）

作者簡介：姓名，童斌，現年58歲，在山西某公司輸變電工區巡線工作，從事此工作達五年之久，對35KV線路雷擊事件多年研究，借助中外有關文獻提出改進方案;

以上資料內容，部分引用百度文庫，在此表示感謝！本人觀點僅供參考;只能起到拋磚引玉的作用，還希望懇請各位領導及專家能提出更好的觀點、建議。