風電場35kv集電線路質量控制要點

摘 要：隨著風電場建設的快速增長，在風電場場內集電線路建設中出現了新的問題，場內集電線路工程質量對于風電建設及運行企業來說起到至關重要的作用。如何控制好場內集電線路質量是風電場建設過程控制的重點。目前，風電場集電線路受各類外部因素影響及現場風況對其安全運行的影響，其發生故障的幾率大，現場監理人員及線路維護運行人員必須對線路和周邊環境有充分的了解，掌握線路狀況，了解各種故障發生的幾率和原因。

關鍵詞：風電場；集電線路；控制要點

前言

在風電場集電線路施工開始前，設計圖紙的審查和對線路通道的了解及各風機機位T接點的掌握是很重要的環節。設計圖紙審查除了要審查基礎形式、桿塔的選型、交叉跨越情況以及設計的合理性外，還應重點對其大跨越檔距、風速較大地段導地線風偏對桿塔的電氣間隙、防振錘安裝數量或間隙棒的安裝、耐張桿塔絕緣子的數量及上拔下壓檔距跳線絕緣子串的固定方式以及絕緣子串風偏角度過大而產生接地情況等進行審查。

鑒于目前風電場內集電線路風速較大，各設計單位的設計思路不盡相同，所選擇的桿塔型式也存在較大差異。我國電力行業標準《110-500kv架空送電線路設計技術規定（DL/T 5092-1999）》表12.1.12中，在校驗桿塔電氣間隙時，當風速等于或大于20m/s時，風壓不均勻系數取為0.61。

1 風電場集電線路的構成

風電場場內集電線路相對于變電設備而言較為簡單，構成也較為單一。主要由土石方工程、基礎工程、桿塔工程、接地工程、架線工程及線路防護設施工程構成。

1.1 桿塔

桿塔從材質上主要分為鐵塔和鋼筋混凝土電桿，從桿塔型式和受力上主要分為耐張桿塔、轉角桿塔、終端桿塔及直線桿塔四種。

1.2 架線工程

導地線主要指承載電流的導線和主要起避雷作用的地線。導線的材質大多主要采用鋼芯鋁絞線，地線多采用鍍鋅鋼絞線或鋁包鋼絞線。目前各風電場集電線路采用的導線型號主要為LGJ-240/40、LGJ-150/25、LGJ-120/20和LGJ-95/20。地線型號主要為GJ-35和配合光纜使用的鋁包鋼絞線，按照設計規程要求，一般35kv場內集電線路使用單根地線作為最主要的防雷設施。

1.3 絕緣子

絕緣子是線路絕緣的主要元件，用來隔離導線使之與桿塔絕緣。其絕緣子主要分為玻璃鋼化絕緣子、資質絕緣子和復合絕緣子三大類，風電場多采用玻璃鋼化絕緣子和資質絕緣子。

1.4 金具

金具主要起支持、固定、接續導地線的作用，是連接導線與絕緣子、絕緣子與桿塔以及線路與桿塔的重要部件。從大類上分主要的耐張線夾、懸垂線夾、連接金具、接續金具和防護金具。耐張線夾和懸垂線夾主要用于連接導線與絕緣子串；連接金具主要用于絕緣子之間的連接，形成絕緣子串；接續金具用于連接導線及跳線；防護金具主要起到均壓、防振等作用。

1.5 桿塔基礎

桿塔基礎是將桿塔固定在地面上，保證桿塔不發生傾斜、倒塌、下沉。鐵塔基礎一般為現澆混凝土基礎。

1.6 接地裝置

接地裝置主要是為了導泄雷電流入地，以保持線路有一定的耐雷水平。工頻接地電阻是標明接地裝置良好性的主要指標，其電阻值的大小與當地的土壤電阻率有很大關系，按照線路設計規范規定，土壤電阻率在100Ω·m及以下時，工頻接地電阻要求小于10Ω，100-500Ω·m時，接地電阻在15Ω以下，500-1000Ω·m時，小于20Ω，1000-2000Ω·m時，小于25Ω，2000Ω·m以上時為30Ω，同時如果土壤電阻率很高時，接地線可敷設6-8根，總長度不超過500米的放射形接地體或連續伸長接地體，接地電阻可不受限值。

2 風電場集電線路常見故障類型及控制要點

風電場線路常見故障可以分為設備類和環境類。設備類故障在風電場主要存在于絕緣子污閃及設計數量、導線風偏、桿塔選型錯誤和電氣間隙等，環境類故障的出現主要是外力破壞和雷擊，風電場由于雷擊而導致和設備損壞事故時有發生。

2.1 桿塔選型

設計階段桿塔的選型是否合理是風電場運行安全的基礎，目前已建成的風電場（高原地區）由于設計未考慮其特殊地理條件和現場風速的影響，在桿塔選型上多采用了上字型鐵塔和水平排列門型混凝土桿，導致T接至箱變線路換位后電氣間隙無法滿足要求。

主要控制對策：一方面在設計圖審查時建議設計單位多采用宜換位T接塔型或雙回路塔型，確保T接線路段電氣間隙滿足要求。另一方面應加強對地形起伏較大檔距桿塔間高差的測量及降基面施工的處理，避免由于過開方而使基面下降引起導線對地距離不滿足規程規范的要求。

2.2 絕緣子污閃及設計數量

絕緣子污閃是造成風電場場內集電線路停電的主要原因，目前已建成的各風場35kv場內集電線路均發生過因絕緣子污閃或因絕緣子數量設計不足而導致的停電事例。絕緣水平是造成污閃的根本原因，大面積的污、濕條件是造成絕緣子污閃的的直接原因。引起大面積的污、濕條件主要由自然環境生成，如大霧、小雨雪等。而在云南大理地區各風電場的生態環境較好，且無采煤、化工、水泥等高污染企業，由于近兩年6月份至10月底因降水量較多，大霧天氣較為頻繁，因此極易造成整個風場停電的事故。這給監理人員的事前控制和運行人員的防污閃工作帶來了很大的困惑。

防污閃的主要對策：一方面是在施工前對即將安裝的絕緣子進行擦拭，做到絕緣子表面無灰塵，使之符合要求。另一方面是在施工前對設計圖紙進行審查，確保絕緣子數量，并更換復合絕緣子，以此提高線路外絕緣復合化水平。同時在跳線串的使用上多采用雙點雙掛的形式，避免由于風速過大使跳線舞動而導致跳線引流線對桿塔放電。其次應注意上拔下壓檔絕緣子碗口的朝向，使之碗口內不積水。

2.3 導線風偏

風電場35kv集電線路受風的影響非常大，風向力對線路的作用力是線路設計中考慮的重要因素。但往往也因為設計的不合理，導致導線風偏故障的發生。導線風偏大致可分為兩種，一種是導線自身在風力的作用下，相與相之間發生不同步擺動，甚至是與相鄰較近的線路發生放電。另一種是桿塔上的導線跳線因預留弧垂過大，導致路線在風力作用下與塔身距離過近，擊穿空氣間隙放電。另外，線路舞動是一種特殊的風偏，尤其易發生在大雪，冰雨造成導線覆冰后，在垂直線路方向風力小于4m/s的條件下，導線產生縱向的波動，振幅可達幾米。導線波動對金具及導線本身的機械強度是一種很大的考驗，極易在金具與導線的連接部位產生金屬疲勞，輕者造成導線斷股，嚴重的將產生斷線的危險。

由于風偏導致放電的主要對策：一方面是在施工階段嚴格檢驗檢查導線弧垂馳度，使緊線后的弧垂馳度按照孤立檔弧垂馳度的要求進行施工，另一方面耐張桿塔或轉角桿塔的外角側應掛設與其跳線馳度相吻合的絕緣子數量來控制路線左右擺動，以此來達到安全運行的目的。

2.4 雷擊

雷擊是造成線路跳閘的第二大因素，也是造成風機箱變元器件損件的主要原因，雖然線路有地線作為防雷的主要措施，但受至耐雷水平、防雷保護角、接地電阻的影響，加之線路桿塔往往在野外是最高的構筑物，順理成章也成為雷擊的首要目標。防雷措施主要有加裝避雷器，防繞擊側針等。

3 結束語

風電項目35kv集電線路施工過程控制是各參建單位實施的基礎，它涉及知識面廣，工序繁雜等特點，而35kv集電線路施工質量的好與壞是保證風力發電機組長期安全運行的前提，必須予以高度重視。