高海拔山區(qū)風(fēng)電工程電氣施工管理經(jīng)驗探討

段 杰

(大唐廣元風(fēng)電開發(fā)有限公司，四川 成都 610000)

迅速發(fā)展的高海拔山區(qū)風(fēng)電已趨成熟，施工進(jìn)度、質(zhì)量要求等不斷升高，在加快工程建設(shè)進(jìn)度的前提下，充分提高施工質(zhì)量、工藝標(biāo)準(zhǔn)，才能提升設(shè)備一次投產(chǎn)成功率。

1 風(fēng)電項目

1)風(fēng)力發(fā)電原理是利用風(fēng)能轉(zhuǎn)化的機(jī)械能帶動葉輪旋轉(zhuǎn)，通過發(fā)電機(jī)形成電磁切割產(chǎn)生電能。高海拔山區(qū)風(fēng)電工程項目主要由土建工程、發(fā)電機(jī)組及塔架安裝工程、線路工程和升壓站等組成。

2)風(fēng)電場主要設(shè)備有風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、塔架、線路、箱式變電所、主變壓器、無功補(bǔ)償裝置、接地變壓器、站用變、GIS、開關(guān)柜、綜合自動化、直流系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、調(diào)度自動化等。

2 高海拔風(fēng)電施工特殊性及難點(diǎn)

高海拔風(fēng)電電氣安裝工程首先要考慮氣候、環(huán)境對設(shè)備物資管理、重要設(shè)備安裝的影響。高原地區(qū)面臨著氣候變化快，尤其是雨季施工，高山地區(qū)隨時面臨著突然降雨、降霧等惡劣天氣，對主變壓器、GIS等設(shè)備安裝及試驗影響較大。設(shè)備物資到貨后應(yīng)規(guī)范管理，采取必要的防雨、防塵，盡量保障設(shè)備在干燥的環(huán)境下保存，避免設(shè)備發(fā)生損壞，或安裝后試驗不合格，影響現(xiàn)場電氣施工工作正常開展。主變壓器、GIS設(shè)備安裝前應(yīng)采取防雨霧、防塵措施，室外安裝的設(shè)備，必要時可以采取臨時搭設(shè)雨棚、棚內(nèi)加熱除濕的方式進(jìn)行。風(fēng)電項目由于工期相對較短，電氣施工作為系統(tǒng)性工程，必須嚴(yán)格按照《電氣裝置安裝工程質(zhì)量檢驗及評定規(guī)程》開展，確保設(shè)備安裝合格率100%，帶電投產(chǎn)成功率100%。

3 風(fēng)電發(fā)展現(xiàn)狀

當(dāng)前，全球風(fēng)電技術(shù)發(fā)展日新月異，新一代數(shù)字信息技術(shù)、新材料技術(shù)的應(yīng)用，引起新的風(fēng)電行業(yè)，乃至新能源領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)變革。智慧風(fēng)電場、智慧電網(wǎng)、智能變電站等已由設(shè)想逐步變?yōu)楝F(xiàn)實。風(fēng)電產(chǎn)業(yè)日益成熟，建設(shè)進(jìn)度得到較大提升，成本也逐步降低。隨著風(fēng)電機(jī)組的單機(jī)容量逐步加大，由此衍生的葉輪直徑、機(jī)組和葉片重量、塔架高度也將隨之增加，巨大的葉片對變槳系統(tǒng)的驅(qū)動裝置提出了更高的要求，作用在塔架上的重力載荷和氣動載荷的交變性和時變性更加顯著。鑒于風(fēng)電機(jī)組的極限載荷和疲勞載荷是影響風(fēng)電機(jī)組及部件可靠性和壽命的主要因素，積極研究風(fēng)電機(jī)組的最優(yōu)運(yùn)行和控制規(guī)律，通過采用智能化控制技術(shù)，與整機(jī)設(shè)計技術(shù)結(jié)合，努力減小疲勞何在，避免風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行在極限負(fù)荷[1]，是近年主要研究方向。如何進(jìn)一步提升風(fēng)電發(fā)電效率、降低發(fā)電成本、提高機(jī)組可靠性，仍然是風(fēng)力發(fā)電技術(shù)發(fā)展面臨的巨大挑戰(zhàn)。同時，數(shù)字電網(wǎng)、虛擬電廠和儲能技術(shù)是比較熱門的領(lǐng)域，也將成為未來新能源行業(yè)研究攻堅的方向。

4 電氣一次安裝工程

1)主變壓器選型應(yīng)充分考慮設(shè)備安裝高程，取得制造商短路承受能力計算報告并通過復(fù)核，派駐專業(yè)設(shè)備監(jiān)理工程師駐廠監(jiān)造，對重點(diǎn)工藝、設(shè)備材質(zhì)、出廠試驗進(jìn)行全程質(zhì)量監(jiān)督。主變壓器出廠運(yùn)輸至升壓站現(xiàn)場時，遵循電力大件交付驗收程序，檢查變壓器氮?dú)鈮毫Ρ頂?shù)值，現(xiàn)場讀取三維沖撞記錄儀。變壓器低壓側(cè)至配電裝置不應(yīng)采用三相統(tǒng)包電纜，采用絕緣管母線連接的，支柱絕緣子不應(yīng)直接固定在散熱器上，母線支撐及固定卡環(huán)應(yīng)保證連接可靠，采取必要的減震措施，防止因設(shè)備運(yùn)行中震動造成管母線絕緣層損壞，發(fā)生絕緣擊穿現(xiàn)象。主變壓器中性點(diǎn)放點(diǎn)間隙設(shè)計距離應(yīng)考慮設(shè)備安裝海拔，安裝后按設(shè)計圖紙對距離進(jìn)行測量復(fù)核，中性點(diǎn)避雷器放電計數(shù)器應(yīng)進(jìn)行直接接地。變壓器事故放油閥應(yīng)安裝在變壓器下部，放油口需朝下，在設(shè)計聯(lián)絡(luò)時應(yīng)向設(shè)備廠家提出明確要求，放油口彎頭使用的封板，應(yīng)采用脆性材料，便于設(shè)備火災(zāi)時操作人員及時、方便進(jìn)行排油處理。主變壓器的端子箱內(nèi)應(yīng)設(shè)置電氣接地銅排和等電位銅排，等電位銅排應(yīng)固定于支柱絕緣子上。

2)無功補(bǔ)償裝置串聯(lián)電抗器接地線不應(yīng)構(gòu)成閉合回路，電抗器基礎(chǔ)內(nèi)部不得有閉合的鐵磁線圈或鋼筋。采用金屬材質(zhì)圍欄時，應(yīng)設(shè)置明顯隔離斷開段，可用樹脂絕緣板作為隔斷。直掛水冷式無功補(bǔ)償設(shè)備，投產(chǎn)前應(yīng)逐個檢查水冷管緊固螺栓，防止螺栓松動漏水，造成帶電后發(fā)生設(shè)備損壞事故。采用集裝箱式無功補(bǔ)償裝置設(shè)備，應(yīng)充分考慮箱體內(nèi)通風(fēng)散熱，獨(dú)立的消防、視頻監(jiān)控接入站內(nèi)主機(jī)控制系統(tǒng)。擴(kuò)建工程的無功補(bǔ)償裝置能夠通過主/從、互鎖等邏輯控制及算法實現(xiàn)兩臺或多臺設(shè)備的可靠并列運(yùn)行；并且能夠與風(fēng)電場AVC裝置/調(diào)度系統(tǒng)、升壓站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)等可靠聯(lián)網(wǎng)，以滿足當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)和升壓站對無功功率聯(lián)調(diào)控制的要求。

3)GIS設(shè)備安裝必須按規(guī)范進(jìn)行，環(huán)境、天氣不滿足的情況下不能進(jìn)行設(shè)備開箱安裝。設(shè)備安裝前應(yīng)對基礎(chǔ)槽鋼進(jìn)行水平度測量，偏差符合設(shè)計要求。按設(shè)備布置圖，畫出基礎(chǔ)中心線，作為設(shè)備安裝就位依據(jù)。擴(kuò)建工程項目，應(yīng)充分考慮與前期設(shè)備對接問題，測量接口絕對坐標(biāo)和相對坐標(biāo)，誤差控制在設(shè)備安裝允許偏差內(nèi)。設(shè)備抽真空應(yīng)采用出口帶有電磁閥的真空處理設(shè)備，嚴(yán)禁使用帶水銀的麥?zhǔn)险婵沼嫏z測設(shè)備壓力。在進(jìn)行分合閘動作試驗時，檢查操作箱內(nèi)部配線與傳動機(jī)構(gòu)距離，防止機(jī)構(gòu)動作時，壓斷、損傷內(nèi)部二次電纜，造成直流系統(tǒng)接地故障。GIS伸縮節(jié)處跨接接地銅排應(yīng)采用柔性跨接方式，設(shè)備上有電纜槽盒的，每段均需要采用多股銅芯線進(jìn)行跨接。

4)金屬封閉式開關(guān)柜基礎(chǔ)槽鋼水平度應(yīng)控制在2 mm以內(nèi)，高原型充氣式開關(guān)柜設(shè)備出廠運(yùn)輸至現(xiàn)場安裝后進(jìn)行充氣至額定壓力，運(yùn)輸過程中應(yīng)注入運(yùn)輸氣體，設(shè)備耐壓試驗前，檢查SF6氣體在額定壓力。開關(guān)室布置接地變、站用變時，不應(yīng)緊靠開關(guān)柜。開關(guān)柜連接螺栓應(yīng)全部安裝并緊固到位，防止設(shè)備運(yùn)行中產(chǎn)生異常震動，造成連接絕緣管母線產(chǎn)生共振。開關(guān)室應(yīng)設(shè)置可靠的通風(fēng)裝置，并安裝SF6氣體泄漏環(huán)境監(jiān)控報警系統(tǒng)，具備檢測空氣中SF6、氧氣含量和溫濕度等，當(dāng)SF6氣體含量超標(biāo)或缺氧時，自動啟動風(fēng)機(jī)排風(fēng)功能，能定時和強(qiáng)制排風(fēng)等。

5)35 kV直埋電纜施工應(yīng)做好防護(hù)，不應(yīng)使用碎石塊回填覆蓋，通常采用鋪沙蓋磚方式覆蓋后進(jìn)行回填，跨路部分應(yīng)進(jìn)行保護(hù)。敷設(shè)在電纜溝上的電纜，應(yīng)按電壓等級、用途進(jìn)行分層敷設(shè)，按規(guī)范和設(shè)計設(shè)置防火隔離段，刷防火涂料。余纜較長時，敷設(shè)可采用“S”形布置，不應(yīng)成環(huán)形布置，防止運(yùn)行中電纜異常發(fā)熱。敷設(shè)馳度按電纜全長預(yù)留2.5%計算，電纜終端頭、中間接頭盒、進(jìn)出線等檢修裕量按1.5 m計算。統(tǒng)包型電纜金屬屏蔽層、金屬護(hù)層應(yīng)兩端直接接地。安裝電纜中間接頭的接頭井，應(yīng)有良好的排水功能，電纜安裝在井內(nèi)支架上。

6)箱變安裝后需按規(guī)范開展交接試驗，設(shè)備調(diào)試前需根據(jù)線路參數(shù)、出廠技術(shù)參數(shù)和保護(hù)配置情況，進(jìn)行保護(hù)整定計算，并按定值進(jìn)行調(diào)試，對不符合現(xiàn)場調(diào)試要求的，需重新核查整定。油浸式變壓器投產(chǎn)前，需對油樣進(jìn)行專業(yè)檢測，出具檢測報告。干式變壓器在交接試驗前，需將繞組內(nèi)溫度傳感器取出，試驗結(jié)束后，應(yīng)及時恢復(fù)，避免引起后期設(shè)備運(yùn)行過程中，溫度采集誤差偏大，造成冷卻風(fēng)扇不能正常啟動，變壓器溫度異常上升、斷路器跳閘甚至設(shè)備損壞事故。箱式變壓器應(yīng)在設(shè)計階段明確設(shè)置后臺監(jiān)測系統(tǒng)，設(shè)備投產(chǎn)后，設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、測控信息等需接入升壓站中控，便于運(yùn)行監(jiān)視。箱變設(shè)計階段應(yīng)考慮與風(fēng)電機(jī)組的通訊接口問題，并保證通信電纜/光纜的進(jìn)出通道及采取必要的屏蔽措施。在運(yùn)輸過程中，箱式變壓器傾斜角不得超過30°[2]，需保持運(yùn)輸平穩(wěn)。

7)35 kV電纜分支箱安裝后，設(shè)備帶電前應(yīng)對分支箱內(nèi)隔離刀閘和接地刀閘進(jìn)行手動分合閘檢測，刀閘動靜觸頭接觸良好，分合閘到位。接觸部位存在松動、間隙過大時，需對機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整。同時檢查電纜接頭與接線柱安全距離，防止設(shè)備運(yùn)行過程中，造成相間放電，擊穿電纜頭現(xiàn)象。

8)35 kV架空線路鐵塔應(yīng)與風(fēng)電機(jī)組、塔架有足夠安全距離，設(shè)計院應(yīng)結(jié)合塔架高度、葉片安裝高程及設(shè)備尺寸，對風(fēng)機(jī)和鐵塔坐標(biāo)、高程進(jìn)行校核，防止葉輪在偏航過程中，葉片因安全距離不足觸碰鐵塔、OPGW光纜、地線等，造成葉片及集電線路設(shè)備損壞事故。鐵塔應(yīng)安裝防盜螺栓，架空線路弧垂?jié)M足設(shè)計要求。對于架空部分較長的線路，在進(jìn)行線路保護(hù)整定計算前，應(yīng)進(jìn)行線路參數(shù)測試，定值整定計算單位根據(jù)實測參數(shù)，進(jìn)行保護(hù)計算，提高保護(hù)定值準(zhǔn)確性。

5 電氣二次施工工程

1)不同芯徑的電纜芯不能壓接在一個端子上，不能在一個端子上壓接3根及以上電纜芯。設(shè)計未使用的二次電纜應(yīng)進(jìn)行規(guī)范處理，防止二次寄生回路形成。所有二次回路的電纜均應(yīng)使用屏蔽電纜，嚴(yán)禁使用電纜內(nèi)的空線替代屏蔽層接地。電流回路應(yīng)采用專門的電流端子排。

2)PT二次回路交流空開的額定電流等參數(shù)配置情況應(yīng)滿足要求。為防止二次電纜故障時，空氣開關(guān)應(yīng)能起有效保護(hù)作用，交流空氣開關(guān)的參數(shù)約為額定電流3～5 A。PT的每一個星型二次繞組，都裝設(shè)有交流空氣開關(guān)，三角繞組二次不應(yīng)裝設(shè)空開。PT星形和三角繞組二次N端不能共線。PT的中性線N的連接不能成環(huán)，開口三角繞組的中性線N應(yīng)與二次繞組的中性線N分開，且不能在電纜的兩端同時并接。公用PT的二次回路只允許在控制室內(nèi)有一點(diǎn)接地，為保證接地可靠，各PT的中性線不得接有可能斷開的空開或熔斷器等；與其他PT二次回路沒有電氣聯(lián)系的PT二次回路應(yīng)在開關(guān)場一點(diǎn)接地。公用CT二次繞組二次回路只允許、且必須在相關(guān)保護(hù)柜屏內(nèi)一點(diǎn)接地；獨(dú)立的、與CT的二次回路沒有電氣聯(lián)系的二次回路應(yīng)在開關(guān)場一點(diǎn)接地。

3)在控制室應(yīng)有獨(dú)立于地網(wǎng)的不小于100 mm2的等電位銅排，該接地銅排必須用至少4根以上、截面不小于50 mm2的銅纜(排)與主接地網(wǎng)相連。保護(hù)屏柜的接地銅排(大于50 mm2)應(yīng)與等電位銅排可靠連接。用于微機(jī)保護(hù)的電纜必須采用屏蔽電纜，屏蔽層應(yīng)兩端接地。站內(nèi)通訊電纜屏蔽層應(yīng)采用一端接地。

4)直流回路的各級供電應(yīng)采用直流空氣開關(guān)，不能采用交流空氣開關(guān)。直流空氣開關(guān)上、下級參數(shù)的配合必須符合級差要求，應(yīng)按有關(guān)規(guī)定分級配置。嚴(yán)禁交、直流回路合用一根電纜。雙重化配置的兩套保護(hù)裝置的直流電源應(yīng)取自不同蓄電池組供電的直流母線段。非電量保護(hù)應(yīng)采用單獨(dú)的直流電源供電，不得與電量保護(hù)混用。直流屏上元件及空開應(yīng)設(shè)置規(guī)范、正確的標(biāo)簽，防止標(biāo)簽與所供負(fù)荷不一致，出現(xiàn)誤接。

5)雙重化配置的兩套保護(hù)裝置的交流電流應(yīng)分別取自電流互感器相互獨(dú)立的繞組；交流電壓宜分別取自電壓互感器互相獨(dú)立的繞組。其保護(hù)范圍應(yīng)交叉重疊，避免死區(qū)。對于現(xiàn)場保護(hù)無死區(qū)，但保護(hù)范圍沖突的，應(yīng)由設(shè)計院給出設(shè)計說明，并在風(fēng)電場在運(yùn)行規(guī)程中進(jìn)行明確。

6)220 kV及以上電壓等級的斷路器應(yīng)配置失靈保護(hù)，雙重化的線路(變壓器)保護(hù)失靈啟動回路與母線保護(hù)一一對應(yīng)，失靈電流判據(jù)在母線保護(hù)中實現(xiàn)，母線保護(hù)的出口跳閘回路應(yīng)與斷路器的兩個跳圈一一對應(yīng)。斷路器失靈保護(hù)動作應(yīng)遠(yuǎn)跳線路對側(cè)斷路器(可通過線路保護(hù)通道實現(xiàn))和變壓器各側(cè)斷路器。線路一變壓器、線路一發(fā)變組等未配置母線保護(hù)時，應(yīng)配置單套獨(dú)立的斷路器失靈保護(hù)裝置。

6 結(jié) 語

電氣施工作業(yè)作為風(fēng)電工程建設(shè)過程中技術(shù)管控點(diǎn)多、可靠性要求和施工工藝標(biāo)準(zhǔn)較高的專業(yè)，要全方位、全過程實行監(jiān)督管控，確保設(shè)備一次投運(yùn)成功和長期安全穩(wěn)定運(yùn)行。