风电场中的箱式变电站怎么防雷

风电场中风电组分布较为分散，常分布在数公里范围内，很多情况下，距离集中的升压变电站较远。而目前市场上风电机组输出电压大多为690V，需就地经箱式变电站升压后通过集电线路传送至风电场升压变电站。因此，箱式变电站在风力发电过程中占据重要的地位。

在风电场中，雷击于风电机组，架空线路的感应雷过电压和直击雷过电压形成的沿线路的侵入波，是导致箱式变电站遭受破坏的主要原因。若不采取防护措施，势必造成箱式变电站内电力电子设备绝缘损坏，引发事故。

1，在与箱式变电站相连的电缆中进行防雷接地保护

例如，某地风电场的箱式变电站事故，其发生原因是由箱式变电站到机组之间的电缆产生了感应过电压，导致箱式变电站低压侧母排有尖端放电部分烧熔现象，箱式变电站中照明系统也遭到了一定损坏。

经过进一步的故障排查，箱式变电站与机组之间的低压电缆虽然带有铠装护套，但施工过程中并未将金属护套端部接地，导致箱式变电站低压回路在雷雨天气时相间放电。

由于风电机组到箱式变压器之间的电缆铠装金属护套在电缆端部并未接地，线路上也没配置避雷器，雷击导致电缆上的感应过电压无处泄放。因此，电缆上的感应过电压在引起相间放电的同时，将690V的低压端子排这一绝缘薄弱环节击穿，瞬间对地泄放的大电流通过而造成破坏。

解决措施为直埋电缆应采用带金属护套的铠装电缆，金属护套端部应良好接地。如果电缆采用非铠装电缆，则应穿钢管敷设，钢管的端部应可靠接地，钢管之间应可靠连接。

2，在低压进线侧安装电涌保护器

在箱式变电站低压进线端装设电涌保护器，当有雷电过电压时，会将电压钳位在箱式变电站安全工作电压范围内，从而保证箱式变电站的正常工作。

防雷器的加热老化是在每次发生雷击都会引起的，如漏电流长时间存在，防雷器会加速老化，此时则可借助于熔断器的热保护功能在防雷器达到最大可承受热量前动作断开防雷器。熔断器除了短路防护作用外，还具有反时延特性功能，当过载电流小时，熔断时间长；过载电流大时，熔断时间短。因此，在一定过载电流范围内至电流恢复正常，熔断器不会熔断，可以继续使用。

3，在高压出线端安装防雷器

在箱式变电站高压出线端安装避雷器是为了防止接入电网的架空线路受雷击而产生的雷电波侵入箱式变电站，破坏变压器绝缘甚至将箱式变电站直接损坏。在高压出线端安装避雷器有下列要求：

A，避雷器越靠近变压器安装，保护效果越好，一般要求装设在熔断器内侧，对于美式箱式变电站结构，可安装在负荷开关出线端。

B，避雷器选型必须使避雷器的残压小于升压变的耐压，才能有效地对升压变电站起到保护作用。

C，避雷器的接地端点应直接接在箱式变电站的金属外壳上，这样可以保证其接地电阻小于4欧姆，也可以防止独立接地时接地电阻过大导致电位过高，也可以使外部的雷电流泄流途径与箱式变电站内部的感应雷电流泄流途经内外分隔开。

4，箱式变电站与大地连接。

风电设备的防雷接地保护取决于引下线系统和接地网。尤其是陆上风电场常分布在旷野山地或草原沙漠上，这些地方的土壤电阻率一般都很高，采用一般的接地系统很可能满足不了安全要求。因此，应考虑在箱式变电站内设置汇总接地排，再把箱式变电站内的设备元件如电涌保护器接地端等连接到箱式变电站汇总接地排上，汇总接地排与箱式变电站基础外的接地网系统连接，构建一个安全可靠的接地系统。

箱式变电站的接地网可与风电机组的接地网连为一体，以降低整个箱式变电站接地网的接地电阻。也可以在箱式变电站与风电机组接地网间敷设金属导体，采用导电率更好的铜绞线，铜包钢接地极或者铜管代替热镀锌扁钢，钢管，钢棒作为接地材料，采用长效防腐降阻剂等方式，显著降低箱式变电站遭受雷击的地点位升高，也可以减轻对电缆绝缘及箱式变电站高低压绕组绝缘的危害程度。