風(fēng)力發(fā)電場集電線路優(yōu)化改造研究及應(yīng)用

劉歡 白文浩

摘?要：現(xiàn)階段電力企業(yè)為了減少風(fēng)電場架空集電線路出現(xiàn)跳閘的次數(shù)，保證線路設(shè)備可以盡可能少地受到過電壓和短路電流出現(xiàn)的情況，已經(jīng)開始不斷地采取措施來對施工過程中可能導(dǎo)致出現(xiàn)事故的原因進(jìn)行了分析，并針對惡劣施工條件下，風(fēng)電場施工人員對對線路巡視的次數(shù)進(jìn)行了明確的規(guī)定，在保證風(fēng)力發(fā)電場集電線路工程質(zhì)量的前提下減少了勞動的強(qiáng)度，幫助提高了整個(gè)工程的運(yùn)行效率。本文就對集電線路施工過程中可能出現(xiàn)的問題以及導(dǎo)致出現(xiàn)問題的原因進(jìn)行了深入的剖析，并針對產(chǎn)生事故的原因積極制定了一系列可行的措施來對集電線路進(jìn)行了優(yōu)化和改造研究。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電;集成線路;優(yōu)化改造

近年來隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電事業(yè)也得到了質(zhì)的飛躍，這對于我國人們生活水平的提高和社會的穩(wěn)定有著非常重要的意義。但是從2011年開始我國電網(wǎng)事故頻出，經(jīng)過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致出現(xiàn)事故的最主要原因就是場內(nèi)集成線路的架空線和電纜頭出現(xiàn)故障，因此現(xiàn)代風(fēng)電場必須要重視對風(fēng)力發(fā)電集成電路的設(shè)計(jì)，在保證風(fēng)電場安全運(yùn)行的前提下提高線路的質(zhì)量。

一、研究的背景

目前國際風(fēng)電場集電線路的設(shè)計(jì)大多采用了架空輸電線路的方式，利用電桿組合桿等來進(jìn)行布置。但是由于在運(yùn)行的過程中混凝土組合桿塔會受到自然災(zāi)害的影響，特別是狂風(fēng)、暴雨、覆冰等，并且當(dāng)混凝土電桿組合干塔運(yùn)行一段時(shí)間之后就會出現(xiàn)裂紋，再加上受到氣候、地位置等因素的影響，出現(xiàn)事故很難及時(shí)采取措施進(jìn)行處理，給風(fēng)電場帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。另外，在運(yùn)行的過程中經(jīng)常會出現(xiàn)短路跳閘的情況，一旦出現(xiàn)短路電流就會給線路中的其他設(shè)備造成損失，這樣一來設(shè)備的使用壽命就會大大降低，一旦出現(xiàn)自然災(zāi)害，桿塔的導(dǎo)線就會產(chǎn)生大量的覆冰和覆雪，這會導(dǎo)致設(shè)備由于絕緣距離不足而出現(xiàn)放電的情況。基于此，我們對風(fēng)力發(fā)電廠的集成線路設(shè)計(jì)進(jìn)行了優(yōu)化和改造。

二、選擇集電線路接線形式時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮的問題

通常情況下，風(fēng)電場的集電線路有三種形式，分別為架空線方式、電纜連接的方式以及架空和電纜相結(jié)合的方式。架空線的方式一般是在風(fēng)電機(jī)組在經(jīng)過箱式變電組的升壓之后利用電纜來接入到最近的架空線路桿塔內(nèi);電纜連接的方式一般是利用風(fēng)電機(jī)組的電能經(jīng)過箱式變電站的升壓之后，通過電纜連接到相臨近的箱式變電站高壓側(cè)。通常情況下，在施工的過程中要對影響風(fēng)力發(fā)電場質(zhì)量的因素進(jìn)行分析，進(jìn)而找出合適的方案。從投資資金的方面來看，風(fēng)電場集成線路要選擇架空線路，因?yàn)檫@種線路相對來說經(jīng)濟(jì)性比較強(qiáng)，可以在確保風(fēng)力發(fā)電質(zhì)量的前提下減少施工的成本[1]。如果發(fā)電廠是在一些林區(qū)或者海濱等旅游區(qū)域的時(shí)候就可以采取架空、電纜線路或者是電纜線路。除此之外，發(fā)電場在選擇集電線路的電壓時(shí)要要綜合考慮現(xiàn)有的資源以及發(fā)電的具體要求。如果風(fēng)力發(fā)電廠距離升壓站比較近并且風(fēng)機(jī)的容量比較的大，這個(gè)時(shí)候就可以采用35kV的集電線路來保證發(fā)電的質(zhì)量;如果風(fēng)力發(fā)電場離升壓站比較的近，并且風(fēng)機(jī)的容量比較小，就可以選擇10kV的電壓等級。

三、對風(fēng)力發(fā)電廠集電線路接線形式的優(yōu)化

（一）合理的選擇架空線路路徑

在選擇架空線路的路徑時(shí)應(yīng)當(dāng)充分考慮實(shí)際的地形形況，盡量的選擇一些地勢比較平緩、離風(fēng)力發(fā)電廠比較近的地區(qū)，這樣一來就可以在一定程度上保證線路可以受到地理位置等的限制。另外在選擇路徑的時(shí)候一定要注意避開洼地等地質(zhì)情況比較差的地區(qū)，還有一些樹木砍伐量比較大的地區(qū)也要盡量避開，防止出現(xiàn)電功率潮濕迂回的情況。

（二）在覆冰區(qū)域的集電線路設(shè)計(jì)

在覆冰區(qū)域進(jìn)行集電線路設(shè)計(jì)，就要充分地考慮到覆冰的影響，積極地采取合理有效的覆冰和抗冰來保護(hù)集電線路，確保集成電路的正常運(yùn)行。常見的避冰和抗冰措施主要有以下幾點(diǎn)：

避冰措施：由于集電線路的正常運(yùn)行會受到很多因素的影響，因此在選擇集電線路的時(shí)候應(yīng)當(dāng)避免通過湖泊或者水庫等等積水地區(qū)，這些地區(qū)通常會在冬季出現(xiàn)覆冰的情況，如果線路經(jīng)過山嶺地帶的話就要沿著覆冰的背風(fēng)坡來設(shè)計(jì)線路，這樣才可以保證集電線路的正常運(yùn)行，確保風(fēng)力發(fā)電場的電力資源可以被正常的輸送[2]。

（三）優(yōu)化線路的路徑以及敷設(shè)的方式

首先在對風(fēng)力發(fā)電成的電纜敷設(shè)路徑進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候?yàn)榱吮苊饩€路會受到外界的自然損害，通常會采取場內(nèi)道路來確保線纜電路的安全性，在此基礎(chǔ)上還要盡可能地縮短距離。通常情況下在進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電廠線路敷設(shè)的時(shí)候會采取直理的方式來進(jìn)行，并且為了減少直埋電路凍土地區(qū)時(shí)出現(xiàn)凍脹的情況損壞線路，會將電纜敷設(shè)在比較干燥的凍土層中。其外，在對風(fēng)力發(fā)電場的敷設(shè)線路設(shè)計(jì)的時(shí)候遇到一些不適合電纜開挖的地形，就要采用明敷的方式。比如在一些石油管線交叉的困難地區(qū)就要利用拉管的形式來進(jìn)行敷設(shè)，這樣一來通過導(dǎo)向鉆機(jī)和導(dǎo)向儀的作用可以幫助更好地完成電纜牽引以及套管敷設(shè)工作。最后，在選擇電纜導(dǎo)體材質(zhì)的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)從工程的造價(jià)上來選擇。如果集電線路的路徑比較長，考慮到工程造價(jià)的問題，通常會讓電纜的截面面積不超過300平方毫米。要知道，如果截面的面積過大的話，電纜的中間接頭就會增多，這樣不僅會增加工程的造價(jià)，也不利于電纜電路的長期運(yùn)行。另外在選擇電纜材料的時(shí)候也應(yīng)當(dāng)充分考慮到單回線路的容量，風(fēng)力發(fā)電場也應(yīng)當(dāng)確保在集電線路設(shè)計(jì)的過程中各個(gè)環(huán)節(jié)都嚴(yán)格按照相應(yīng)的規(guī)章典范來進(jìn)行。

四、結(jié)語

總而言之，在對集電線路干干進(jìn)行布置的時(shí)候應(yīng)當(dāng)從結(jié)構(gòu)和風(fēng)電機(jī)組等方面來及逆行設(shè)計(jì)，確定引線接線方式，不但地優(yōu)化出現(xiàn)的回路元件并對各項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，從而提高發(fā)電場的整體水平，確保其各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)都可以和國際指標(biāo)接軌。從我國現(xiàn)階段的發(fā)證上看，風(fēng)力發(fā)電廠集電線路的實(shí)用化程度比較高，在未來有著非常廣闊的應(yīng)用前景。與此同時(shí)也給電力企業(yè)創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，在一定程度上促進(jìn)了國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]張浩.風(fēng)電場集電線路優(yōu)化探討[J].風(fēng)能，2014（6）：68-70.

[2]邢李方，張建新，王陽，等.風(fēng)電場集電線路引流線故障分析與對策[J].通信電源技術(shù)，2018，35（12）：202-203.