淺析沿海風(fēng)電場集電線路水泥桿塔拉線的維護(hù)管理

文|王庭博

淺析沿海風(fēng)電場集電線路水泥桿塔拉線的維護(hù)管理

文|王庭博

福建是全國風(fēng)能資源最豐富的地區(qū)之一，“十二五”期間福建新增風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá)到250萬千瓦。目前福建沿海風(fēng)電場一般都采用一機(jī)一變接線方式，即每臺發(fā)電機(jī)組經(jīng)1臺升壓變升壓至35kV，再經(jīng)35kV架空集電線路輸送至升壓站35kV配電裝置。每組集電線路都需要使用大量的水泥桿塔，而水泥桿塔拉線則是一個不可忽視的集電線路安全運(yùn)行的保障措施。

根據(jù)電力系統(tǒng)污穢分區(qū)情況，福建近海島嶼及沿海岸線1千米地區(qū)都可直接受到海風(fēng)侵襲，電網(wǎng)易受到鹽霧、沙丘、鹽堿地的污染。若水泥桿塔的拉線長期暴露在污穢環(huán)境中，則容易受到鹽霧腐蝕，導(dǎo)致拉線的某些股線斷裂，倘若搭接在集電線路上，將會造成集電線路接地跳閘，影響風(fēng)電機(jī)組的正常運(yùn)行。嚴(yán)重時還可能由于拉線整根斷裂導(dǎo)致水泥桿塔倒桿，造成更加嚴(yán)重的后果。本文針對沿海風(fēng)電場所處的環(huán)境狀況，結(jié)合風(fēng)電場日常檢修維護(hù)的實際經(jīng)驗，闡述水泥桿塔拉線的維護(hù)管理。

水泥桿塔拉線

一、拉線的組成

一條拉線通常由拉線抱箍、拉線絕緣子、鍍鋅鋼絞線、耐張線夾、拉線棒和拉線盤等組成，如圖1所示。以拉線絕緣子和耐張線夾為界，又可將拉線分為上把、中把、底把。

（一）拉線抱箍一般固定在橫擔(dān)下方不大于0.3m處。將拉線抱箍安裝在橫擔(dān)上方或借用頂相雙合抱箍來固定拉線都是極不安全的做法，因為若是拉線出現(xiàn)松弛、松股或斷開等情況，拉線則必然靠近導(dǎo)線，甚至與導(dǎo)線接觸，造成線路接地故障，從而使與集電線路連接的所有風(fēng)電機(jī)組全部停機(jī)。

（二）水泥桿塔的拉線一般采用直拉形式。如拉線穿過或靠近導(dǎo)線，則應(yīng)裝設(shè)與線路電壓等級相同的拉線絕緣子或采取其它絕緣措施。拉線絕緣子應(yīng)裝在最低導(dǎo)線以下，高于地面2.5m以上的部位，且其強(qiáng)度安全系數(shù)不應(yīng)小于3.0。

（三）目前拉線大都采用鍍鋅鋼絞線，常用規(guī)格見表1。拉線的粗細(xì)及與桿塔的夾角要根據(jù)線路拉力的大小來確定。當(dāng)線路拉力較大時，拉線截面則應(yīng)選擇較大的，且拉線與桿塔的夾角不應(yīng)小于45°；當(dāng)線路拉力較小時，拉線可以選擇較細(xì)的，但其橫截面積應(yīng)不小于25mm2，且拉線與桿塔夾角不應(yīng)小于30°。

（四）拉線最常用的錨固金具是楔型耐張線夾，包括楔型（不可調(diào)）、楔型UT形（可調(diào)）和楔型UT形（不可調(diào)）等幾種，如圖2所示。

（五）拉線的底把宜采用直徑不小于16mm的熱鍍鋅圓鋼制成的拉線棒，連接處應(yīng)采用雙螺母，其外露部分的長度應(yīng)為露出地面0.5m-0.7m。在污染腐蝕嚴(yán)重的地區(qū)，拉線棒直徑應(yīng)適當(dāng)增大2mm-4mm作為防腐補(bǔ)強(qiáng)用。拉線棒規(guī)格減小2mm后與拉線的配合見表1。

（六）拉線盤需具有一定抗彎強(qiáng)度，宜采用鋼筋混凝土預(yù)制塊，其規(guī)格不應(yīng)小于150mm×250mm×500mm。且埋設(shè)時，拉線盤的平面要與拉線棒垂直。

二、拉線的分類

根據(jù)桿塔的使用位置，可以將水泥桿分為終端桿、轉(zhuǎn)角桿、耐張桿、直線桿、分支桿和跨越桿等。從力學(xué)的角度分析，拉線、桿塔與架空線路三者形成一個承力平衡體系。因而根據(jù)所承受的作用力不同，拉線主要有以下幾種類型：

（一）普通拉線

普通拉線一般埋設(shè)在桿塔受力的反面，用來平衡桿塔受到的架空線路單向拉力。普通拉線主要使用在終端桿、轉(zhuǎn)角桿和分支桿上。

（二）側(cè)面拉線

側(cè)面拉線又稱人字拉線、防風(fēng)拉線，用來平衡橫線路方向的風(fēng)壓載荷。側(cè)面拉線主要使用在耐張桿和特殊的直線桿上。

（三）水平拉線

水平拉線又稱為拉樁拉線，主要用于跨越道路或其他較高大的障礙物等特殊情況。

（四）自身拉線

自身拉線又稱弓形拉線，用以增強(qiáng)桿塔自身的強(qiáng)度，一般用在狹窄的地方或者受力不大的桿塔上。

除了上述四種拉線之外，還有用在雙桿塔上，受力較大的X型拉線；用在雙桿塔上，受力較小的Y型水平拉線；用在受力較大或者較高的桿塔上的Y型上下拉線。

拉線的現(xiàn)場維護(hù)現(xiàn)狀

目前沿海風(fēng)電場集電架空線路的桿塔拉線所使用的材料一般為鍍鋅鋼絞線（GJ）。若防腐工藝不合格或者使用時間較長后，拉線易因銹蝕而斷股或斷裂，從而造成集電線路接地故障，嚴(yán)重時發(fā)生倒桿事故。

拉線的現(xiàn)場維護(hù)主要呈現(xiàn)以下三種現(xiàn)狀：

（一）線路運(yùn)行環(huán)境惡劣

由于沿海地區(qū)的鹽霧腐蝕影響，拉線長期暴露在潮濕的空氣中，受海邊鹽霧和風(fēng)沙侵蝕，拉線及金具銹蝕嚴(yán)重，存在一定的設(shè)備安全隱患從而影響設(shè)備安全可靠的運(yùn)行。

（二）檢修維護(hù)人員的線路專業(yè)知識和技能薄弱

風(fēng)電場大部分員工都是以電氣專業(yè)為主，對于架空線路專業(yè)知識積累不夠。因為員工專業(yè)知識的欠缺而無法做到全方位的維護(hù)管理，從而直接關(guān)系到設(shè)備的質(zhì)量、安全和使用壽命，存在一定的安全隱患。

（三）管理態(tài)度上對拉線重視程度不夠

由于拉線故障具有長期性、潛在性和隱蔽性等特性，新投運(yùn)的風(fēng)電場前幾年因拉線銹蝕斷裂發(fā)生的故障較少，呈現(xiàn)拉線故障率低的特點(diǎn)，然而在投產(chǎn)后三四年就容易發(fā)生拉線銹蝕斷裂引發(fā)的集電線路接地故障。員工的專業(yè)局限性和初期故障率低，從而導(dǎo)致對于拉線的管理處于一個盲區(qū)，無人管理、無標(biāo)準(zhǔn)、無維護(hù)手段等。往往會出現(xiàn)只有等到發(fā)生故障后才處理的狀況，這也給設(shè)備運(yùn)行造成安全隱患，損失機(jī)組發(fā)電量。

表1 拉線棒與拉線配合表

由于架空線路一般都帶電運(yùn)行，因此拉線的維護(hù)方法也較為單一，只能通過目測和簡單的工具進(jìn)行檢查。檢查拉線的方法及標(biāo)準(zhǔn)：

（一）目測并使用電工刀等檢查接地裝置應(yīng)無嚴(yán)重腐蝕，且腐蝕后其導(dǎo)體截面不低于原值的80%。

（二）拉線柱拉線無銹蝕、松弛、斷股和張力分配不均等現(xiàn)象。

（三）拉線無妨礙交通或被車碰撞。

（四）拉線棒（下把）、抱箍等金具無變形、銹蝕。

（五）拉線固定應(yīng)牢固，拉線基礎(chǔ)周圍土壤無突起、沉陷、缺土等現(xiàn)象。

（六）拉線柱、保護(hù)樁等無損壞、開裂、腐朽等現(xiàn)象。

由于拉線缺陷的自身特性，僅通過單次的簡單維護(hù)，無法判斷及評估拉線的使用狀態(tài)，無法做到提前干預(yù)并避免故障發(fā)生的現(xiàn)象。

拉線的維護(hù)管理提升

為了提高拉線的使用壽命并避免拉線斷裂后造成線路單相接地等故障，提出以下三個管理提升手段：

（一）加強(qiáng)檢修人員拉線知識及維護(hù)技能培訓(xùn)。設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)與質(zhì)量取決于風(fēng)電場檢修維護(hù)人員的技能水平，因此，風(fēng)電場應(yīng)加強(qiáng)人員的技能培訓(xùn)。通過預(yù)防性試驗檢修和理論學(xué)習(xí)等方式，學(xué)習(xí)并掌握線路的結(jié)構(gòu)、各部件的作用和各部件的受力情況；對照行業(yè)和國家標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范，開展拉線檢修、維護(hù)等相關(guān)技能培訓(xùn)和競賽，以賽促訓(xùn)，提高檢修人員的拉線維護(hù)技能水平。

（二）做好設(shè)備臺賬，建立拉線維護(hù)圖片庫。所有水泥桿塔拉線都必須建立設(shè)備臺賬，所有技術(shù)資料都必須歸檔存檔。設(shè)備臺賬包含內(nèi)容：設(shè)備參數(shù)表、設(shè)備異動記錄、檢修維護(hù)記錄、缺陷處理記錄、預(yù)防性試驗記錄。其中設(shè)備參數(shù)表需包含桿塔編號、拉線編號以及拉線長度，并且做好標(biāo)示牌，利用不銹鋼牌懸（如圖3所示）掛于拉線位置，便于做好拉線異動、銹蝕情況等維護(hù)記錄。

在進(jìn)行拉線定期維護(hù)時，利用現(xiàn)有相機(jī)、手機(jī)等電子設(shè)備的照相功能，及時記錄每次拉線維護(hù)時的銹蝕情況，建立拉線維護(hù)圖片庫，并與歷史維護(hù)記錄進(jìn)行比較，對拉線的劣化程度進(jìn)行分析，及時評估拉線的使用狀態(tài)。根據(jù)拉線的使用情況分為四個狀態(tài)：正常狀態(tài)、注意狀態(tài)、異常狀態(tài)和嚴(yán)重狀態(tài)。

（三）根據(jù)拉線的狀態(tài)評估，制定好相應(yīng)的檢修計劃，做到應(yīng)修必修，修必修好。針對拉線易出現(xiàn)銹蝕的評估狀態(tài)，采取相應(yīng)的處理措施。

1.綁扎線銹蝕：由于綁扎線是確保拉線通過金具而固定的，倘若出現(xiàn)銹蝕，將使得拉線無法繼續(xù)使用，若發(fā)生在上拉線，極可能造成線路接地故障，更嚴(yán)重時就可能造成受力不均而發(fā)生倒桿情況。

如圖4綁扎線的銹蝕情況可評估為異常狀態(tài)，應(yīng)及時利用風(fēng)電場的發(fā)電間歇期，安排停電檢修計劃，對銹蝕綁扎線進(jìn)行重新綁扎。

2.斷股情況。拉線發(fā)生斷股極易造成線路單相接地短路故障。

如圖5發(fā)生在上拉線斷股，極易搭接在導(dǎo)線上從而造成線路單相接地短路故障，可評估為嚴(yán)重狀態(tài)。應(yīng)立即進(jìn)行停電消缺，采用不銹鋼鍍鋅的綁扎線，在拉線上部分每隔0.5m的距離綁扎一道，可以有效地避免斷股后，斷股最后懸空于空中，不會搭接在導(dǎo)線上。

結(jié)語

拉線在集電線路上的應(yīng)用是否規(guī)范，將影響到線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行。通過以上對于拉線的管理和維護(hù)的討論研究，按照規(guī)定規(guī)程維護(hù)作業(yè)，能有效地避免桿塔因發(fā)生失去拉線保護(hù)，而導(dǎo)致線路接地及倒桿事故的發(fā)生。

（作者單位：福建大唐國際新能源有限公司）