風(fēng)電場35KV集電線路常見故障與預(yù)防

馬保峰

摘要：隨著新能源場站建設(shè)的快速發(fā)展，35KV集電線路成為國內(nèi)風(fēng)電場站普遍應(yīng)用的配電方案，線路的可靠穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)場站的發(fā)電量和效益存在直接影響。如何提升風(fēng)電場35KV集電線路的運(yùn)行可靠性至關(guān)重要。本文對(duì)風(fēng)電場35KV集成線路的常見故障進(jìn)行分析，并提出了相關(guān)的預(yù)防辦法，希望對(duì)我國風(fēng)電場35KV集電線路常見故障的預(yù)防起到幫助。

關(guān)鍵詞：35KV? 風(fēng)電場? 集電線路 故障預(yù)防

引言：我國風(fēng)電場風(fēng)機(jī)出口一般為690V電壓，通過風(fēng)機(jī)箱變升壓至35KV匯合至集電線路，考慮到基建成本，集電線路一般使用35KV架空線路，由于風(fēng)電場多建于山區(qū)野外，架空集電線路面臨鳥害、蛇害、雷擊等故障較多，導(dǎo)致集電線路跳閘，繼而導(dǎo)致該條線路全部風(fēng)機(jī)停運(yùn)，影響風(fēng)場發(fā)電量，造成經(jīng)濟(jì)損失，下文對(duì)風(fēng)電場35KV集電線路常見故障進(jìn)行分析并提出相應(yīng)的預(yù)防措施，提高集電線路可靠性。

1.風(fēng)電場35KV集電線路常見故障

1.1集電線路特點(diǎn)

1.1.1集電線路是將所有風(fēng)機(jī)所發(fā)的電匯集至升壓站，經(jīng)升壓站主變升壓站至110KV或220KV送至電網(wǎng)，也有直接通過35KV線路送至電網(wǎng)的。

1.1.2集電線路是從風(fēng)機(jī)箱變高壓側(cè)經(jīng)電纜接入集電線桿塔的，在箱變接入的桿塔橫擔(dān)上一般安裝有35KV跌落式熔斷器、避雷器和上塔引線。該橫擔(dān)突出桿塔，鳥類容易在此降落。

1.1.3 集電線路的布置方案是根據(jù)風(fēng)機(jī)的具體布置設(shè)計(jì)的，因此集電線路的轉(zhuǎn)角多，耐張段長度短，分支線路多，這也是其顯著特點(diǎn)。

1.2 集電線路常見故障

1.2.1 雷擊故障

為了使風(fēng)機(jī)處于更好的風(fēng)資源區(qū)域，風(fēng)機(jī)往往都會(huì)選擇地勢較高的位置，而這些海拔較高的位置都伴隨著更高的雷擊風(fēng)險(xiǎn)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，因雷擊線路造成的跳閘事故占電網(wǎng)總事故的60%以上。對(duì)于輸電線路所擁有的防雷電能力，在實(shí)際工程中往往使用輸電線路的耐雷水平以及在遭受雷擊時(shí)的跳閘率作為衡量指標(biāo)。在雷雨或臺(tái)風(fēng)季節(jié)，或者雷暴頻繁的區(qū)域，較小的雷擊一般通過線路與箱變高壓側(cè)安裝的避雷器予以泄放，對(duì)于嚴(yán)重的雷擊或者靠近導(dǎo)線的球形雷等會(huì)直接因雷電造成相間短路，或者擊穿絕緣子導(dǎo)致相對(duì)地短路，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使絕緣子炸裂，導(dǎo)線脫落導(dǎo)致接地故障。

1.2.2接地、短路故障

在風(fēng)電場35KV集電線路中，由于高海拔地區(qū)風(fēng)速較大，在大風(fēng)天氣會(huì)出現(xiàn)因?qū)Ь€風(fēng)偏過大與樹木放電引起的接地故障，也會(huì)發(fā)生因桿塔引線過長在大風(fēng)天氣擺動(dòng)與桿塔絕緣距離不足導(dǎo)致的單相接地故障。線路施工質(zhì)量不高，加之雷雨大風(fēng)天氣是造成接地故障的主要原因。

1.2.3直流控制兩點(diǎn)接地故障

直流兩點(diǎn)接地故障，是指直流系統(tǒng)中出現(xiàn)一點(diǎn)接地后有另一點(diǎn)發(fā)生接地時(shí)會(huì)產(chǎn)生短路現(xiàn)象，導(dǎo)致信號(hào)裝置和斷路器誤操作，引發(fā)集電線路故障。

1.2.4鳥害引發(fā)故障

鳥常會(huì)在絕緣子的橫擔(dān)棲息，因?yàn)轼B糞導(dǎo)致形成閃絡(luò)，這種閃絡(luò)是絕緣子表面爬電和空氣放電的混合閃絡(luò)。同時(shí)鳥類在終端塔等地方棲息或起落時(shí)會(huì)因鳥類翅膀等舞動(dòng)導(dǎo)致相間短路或者接地故障。此類故障多見于加裝橫擔(dān)的終端塔。鳥類在桿塔橫擔(dān)上搭窩還容易引發(fā)蛇類上塔事故，因?yàn)轼B窩中的鳥蛋和幼鳥對(duì)蛇類有較強(qiáng)的吸引，蛇類上塔后很容易導(dǎo)致相間短路或接地故障。

1.2.5設(shè)計(jì)施工維護(hù)中存在的故障

風(fēng)電場35KV集成線路中，部分線路距離較小，在施工中導(dǎo)線的弧垂不進(jìn)行校核會(huì)造成同一檔距的導(dǎo)線弧垂存在偏差，在惡略天氣使會(huì)造成故障。在實(shí)際工作中，維護(hù)人員巡檢不到位引發(fā)故障，線路中的螺母松動(dòng)、脫落，開口銷缺失，會(huì)讓線路中的機(jī)械損傷發(fā)展為斷線、掉線故障。

1.2.6 集電線路斷線、倒塔故障

國內(nèi)曾發(fā)生因集電線線路路徑在設(shè)計(jì)時(shí)未考慮風(fēng)向與線路夾角，導(dǎo)致線路運(yùn)行中受大風(fēng)長期舞動(dòng)，導(dǎo)致桿塔部分桿件螺栓松動(dòng)、部分螺絲脫落、塔材掉落、桿塔整體機(jī)械強(qiáng)度下降、最終發(fā)生導(dǎo)線斷股、桿塔倒塔惡性事故。

風(fēng)電場集電線路因覆冰導(dǎo)致的倒塔斷線事故在國內(nèi)也時(shí)有發(fā)生，這一方面由于設(shè)計(jì)時(shí)考慮氣象條件不足，線路覆冰厚度、最大風(fēng)速等條件考慮計(jì)算與桿塔強(qiáng)度不匹配，在覆冰嚴(yán)重且面臨大風(fēng)時(shí)線路側(cè)向受力超出設(shè)計(jì)強(qiáng)度發(fā)生倒塔事故。

2風(fēng)電場35KV集電線路常見故障預(yù)防

2.1雷擊故障預(yù)防

雷擊故障一般發(fā)生在雷雨大風(fēng)大風(fēng)等極端惡略天氣造成的，在惡略天氣來臨之前做好預(yù)防工作，在雷雨高發(fā)的地區(qū)使用耐雷性能好的絕緣子，在日常工作中要求相關(guān)工作人員定期檢查接地網(wǎng)使接地阻值保持在合格狀態(tài)[2]。集電線路桿塔接地裝置，在高土壤電阻率地區(qū)時(shí)，應(yīng)采用特殊接地方式，保證桿塔的接地電阻長期有效。在設(shè)計(jì)優(yōu)化階段還應(yīng)考慮采用雙避雷線的設(shè)計(jì)，降低直擊雷跳閘率。對(duì)于高雷暴地區(qū)，建議采用電纜方案，避免產(chǎn)生雷擊事件。由于電纜為全絕緣體，在地中直埋，電纜上部鋪設(shè)避雷扁鋼，可以有效的解決直擊雷和感應(yīng)雷，并且在電纜頭兩端均設(shè)置避雷器，對(duì)電纜進(jìn)行保護(hù)。

2.2直流兩點(diǎn)接地故障預(yù)防

直流兩點(diǎn)接地故障會(huì)先后發(fā)生兩個(gè)接地故障，發(fā)生的幾率比較小，預(yù)防此類故障的發(fā)生，在工作中嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)生產(chǎn)規(guī)定，在新設(shè)備接入電力系統(tǒng)之前，要保證保護(hù)裝置和二次回路絕緣裝置符合標(biāo)準(zhǔn)，避免設(shè)備接入后發(fā)生直流兩點(diǎn)接地故障，發(fā)生直流兩點(diǎn)接地故障后應(yīng)該立即停止二次回路上的工作，查明原因確認(rèn)與本工作無關(guān)后再恢復(fù)工作[3]。

2.3鳥害引發(fā)故障預(yù)防

由于鳥害引發(fā)的閃絡(luò)，可以在絕緣子上發(fā)的橫擔(dān)上安裝防鳥刺和驅(qū)鳥器。針對(duì)桿塔上的鳥窩要及時(shí)清理，避免引誘蛇類。另外一種方法就是對(duì)終端塔跌落保險(xiǎn)上下的導(dǎo)線采用絕緣化處理，加裝絕緣膠套，采用絕緣導(dǎo)線等方式。

2.4設(shè)計(jì)施工維護(hù)中存在的故障預(yù)防

在設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)實(shí)地情況具體分析設(shè)計(jì)合理的施工方法，在施工過程中嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行，對(duì)風(fēng)電場35KV集電線路導(dǎo)線弧垂度進(jìn)行嚴(yán)格的校驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)有偏差時(shí)應(yīng)該立即進(jìn)行更正，這樣可以避免因?qū)Ь€弧度偏差造成故障。同時(shí)工程各階段要做好驗(yàn)收和監(jiān)理工作，針對(duì)驗(yàn)收缺陷逐一閉環(huán)消缺。

維護(hù)過程中首先制定合理的維護(hù)管理方案，切實(shí)的提高巡檢質(zhì)量，保證定期的對(duì)配電線路檢查，嚴(yán)格獎(jiǎng)懲制度。針對(duì)雨季、汛期等特殊時(shí)段要重點(diǎn)對(duì)桿塔的基礎(chǔ)等部位加強(qiáng)巡視，避免發(fā)生基礎(chǔ)損壞導(dǎo)致的倒塔事件。

2.5集電線路斷線、倒塔故障預(yù)防

集電線線路路徑在設(shè)計(jì)應(yīng)認(rèn)真考慮風(fēng)向與線路夾角，針對(duì)歷史氣象條件做好數(shù)據(jù)收集，尤其要考慮山區(qū)氣象條件的局部特殊性，在風(fēng)口、山口等局部會(huì)出現(xiàn)覆冰、風(fēng)速嚴(yán)重超出區(qū)域平均的情況，要針對(duì)可能的最大線路覆冰厚度、最大風(fēng)速等條件要統(tǒng)籌計(jì)算，保證桿塔塔形和強(qiáng)度匹配，避免覆冰受力超出設(shè)計(jì)強(qiáng)度發(fā)生倒塔事故。

在日常線路巡視維護(hù)和年檢中要加強(qiáng)對(duì)線路舞動(dòng)的監(jiān)視，加強(qiáng)桿塔螺栓、導(dǎo)線接頭等檢查，發(fā)現(xiàn)螺栓松動(dòng)、導(dǎo)線松股等情況及時(shí)查明原因，避免事故擴(kuò)大。

結(jié)論：綜上所述，導(dǎo)致風(fēng)電場35KV集電線路故障問題出現(xiàn)的原因眾多，其中對(duì)集電線路影響較大的雷擊故障與國家相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范尚沒有適應(yīng)目前新能源場站35KV集電線路高可靠性要求的標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)，采用單支避雷線的設(shè)計(jì)容易導(dǎo)致線路直擊雷跳閘，筆者呼吁行業(yè)要盡快建立適應(yīng)目前新能源風(fēng)電場集電線路的設(shè)計(jì)規(guī)范，提高集電線路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)要加強(qiáng)線路施工質(zhì)量，加強(qiáng)金具絕緣子的使用驗(yàn)收，加強(qiáng)日常巡線和管理維護(hù)工作，加強(qiáng)線路接地電阻測試等技術(shù)監(jiān)督工作，從設(shè)計(jì)和施工階段提升35KV集電線路運(yùn)行可靠性，提高風(fēng)場的經(jīng)濟(jì)效益。

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