一、集电线路防雷概述

1.1 集电线路在风电场/光伏电站中的角色

集电线路，说白了就是电站的"血管"。

在风电场里，风机发的电是690V或者35kV。光伏电站呢，逆变器出来一般是0.4kV或者800V。这些电不能直接送到电网——电压太低，损耗太大。所以需要集电线路把这些分散的电能汇集起来，送到升压站，升到110kV、220kV再并网。

我参与过不少项目，见过最典型的配置是这样的：一个50MW的风电场，大概有20台风机，每台风机配一台箱变。箱变把690V升到35kV，然后通过集电线路把十几台风机串起来，最后汇到升压站的35kV母线。光伏电站也类似，只是把风机换成了逆变器和箱变。

集电线路的形式主要有两种：

• 架空线路——成本低，故障好找，但容易遭雷
• 电缆线路——可靠性高，但造价贵，故障难定位

我个人习惯，在雷暴日超过40天的地区，优先考虑电缆。但现实是，很多项目为了省钱，还是用架空线。嗯，这就给防雷埋下了隐患。

1.2 雷击对集电线路的危害

雷击的危害，我分三类来讲：

1.2.1 直击雷

雷直接打在导线上。这个最狠，雷电流几十千安甚至上百千安。后果是什么？绝缘子闪络、导线断股、甚至断线。我在内蒙古一个风电场就遇到过，一场雷暴下来，三根导线断了俩，抢修了整整三天。

1.2.2 感应雷

雷打在杆塔或者附近地面，电磁感应在线路上产生过电压。这个电压虽然没直击雷那么高，但也能达到几十千伏。对于35kV线路，绝缘水平也就185kV左右，感应雷过电压很容易造成绝缘子闪络。

1.2.3 雷电反击

雷打在杆塔上，雷电流通过杆塔入地。如果接地电阻太大，塔顶电位会升得很高，然后从塔顶向导线放电。这就是反击。我曾经在云南一个项目上，测到杆塔接地电阻有30多欧姆，雷雨季跳闸率是正常线路的5倍。后来把接地电阻降到10欧姆以下，跳闸率才降下来。

1.3 防雷保护的基本原则

防雷这件事，说白了就四个字：疏导、均压、隔离、限幅。

• 疏导——给雷电流一条顺畅的入地路径。接地网、避雷线、避雷器都是干这个的。
• 均压——让各点电位尽量相等，避免电位差造成闪络。均压环、接地网格就是干这个的。
• 隔离——把雷电和敏感设备隔开。比如电缆进线加装避雷器，变压器加装浪涌保护器。
• 限幅——把过电压限制在设备能承受的范围内。避雷器就是干这个的。

我总结了一个口诀，方便大家记："接地要低，路径要短，保护要全，配合要好"。

1.4 防雷保护的设计流程

设计流程，我一般按五步走：

1. 收集基础资料——雷暴日数据、土壤电阻率、线路路径、设备参数。这些数据不全，设计就是瞎搞。
2. 确定防雷等级——根据雷暴日数和线路重要性，确定防雷等级。一般分三级：重要线路、一般线路、次要线路。
3. 选择防雷措施——包括架设避雷线、安装避雷器、降低接地电阻、加强绝缘等。具体选哪种，要看技术经济比较。
4. 计算校验——用ATP-EMTP或者CDEGS软件仿真，校验耐雷水平是否达标。我习惯用ATP-EMTP，算得准，就是建模麻烦点。
5. 施工图设计——把计算结果落实到图纸上，包括杆塔接地形式、避雷器安装位置、接地网布置等。

下面这张图，是我自己画的防雷设计流程，你一看就明白：

1.5 几个关键参数的理解

参数名称	典型值	说明
耐雷水平	35kV线路：40~75kA	线路能承受的最大雷电流，超过这个值就会闪络
雷击跳闸率	目标值：≤0.5次/100km·年	每100公里线路每年因雷击跳闸的次数
保护角	一般≤25°	避雷线对导线的保护角度，越小保护效果越好
接地电阻	一般≤10Ω	杆塔接地电阻，直接影响反击耐雷水平

这些参数，你设计的时候一定要心里有数。我见过不少新手，拿着规范就往上套，结果算出来跳闸率超标，又得返工。其实你想想看，这些参数之间是相互关联的——接地电阻小了，耐雷水平就高了；保护角小了，绕击率就低了。搞懂了这些关系，设计才能游刃有余。

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