淺析沿海風電場集電線路水泥桿塔拉線的維護管理

文|王庭博

淺析沿海風電場集電線路水泥桿塔拉線的維護管理

文|王庭博

福建是全國風能資源最豐富的地區之一，“十二五”期間福建新增風電裝機容量達到250萬千瓦。目前福建沿海風電場一般都采用一機一變接線方式，即每臺發電機組經1臺升壓變升壓至35kV，再經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行的保障措施。

根據電力系統污穢分區情況，福建近海島嶼及沿海岸線1千米地區都可直接受到海風侵襲，電網易受到鹽霧、沙丘、鹽堿地的污染。若水泥桿塔的拉線長期暴露在污穢環境中，則容易受到鹽霧腐蝕，導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，影響風電機組的正常運行。嚴重時還可能由于拉線整根斷裂導致水泥桿塔倒桿，造成更加嚴重的后果。本文針對沿海風電場所處的環境狀況，結合風電場日常檢修維護的實際經驗，闡述水泥桿塔拉線的維護管理。

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下方不大于0.3m處。將拉線抱箍安裝在橫擔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，因為若是拉線出現松弛、松股或斷開等情況，拉線則必然靠近導線，甚至與導線接觸，造成線路接地故障，從而使與集電線路連接的所有風電機組全部停機。

（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線，則應裝設與線路電壓等級相同的拉線絕緣子或采取其它絕緣措施。拉線絕緣子應裝在最低導線以下，高于地面2.5m以上的部位，且其強度安全系數不應小于3.0。

（三）目前拉線大都采用鍍鋅鋼絞線，常用規格見表1。拉線的粗細及與桿塔的夾角要根據線路拉力的大小來確定。當線路拉力較大時，拉線截面則應選擇較大的，且拉線與桿塔的夾角不應小于45°；當線路拉力較小時，拉線可以選擇較細的，但其橫截面積應不小于25mm2，且拉線與桿塔夾角不應小于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）、楔型UT形（可調）和楔型UT形（不可調）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，連接處應采用雙螺母，其外露部分的長度應為露出地面0.5m-0.7m。在污染腐蝕嚴重的地區，拉線棒直徑應適當增大2mm-4mm作為防腐補強用。拉線棒規格減小2mm后與拉線的配合見表1。

（六）拉線盤需具有一定抗彎強度，宜采用鋼筋混凝土預制塊，其規格不應小于150mm×250mm×500mm。且埋設時，拉線盤的平面要與拉線棒垂直。

二、拉線的分類

根據桿塔的使用位置，可以將水泥桿分為終端桿、轉角桿、耐張桿、直線桿、分支桿和跨越桿等。從力學的角度分析，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、轉角桿和分支桿上。

（二）側面拉線

側面拉線又稱人字拉線、防風拉線，用來平衡橫線路方向的風壓載荷。側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，用以增強桿塔自身的強度，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。

拉線的現場維護現狀

目前沿海風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，嚴重時發生倒桿事故。

拉線的現場維護主要呈現以下三種現狀：

（一）線路運行環境惡劣

由于沿海地區的鹽霧腐蝕影響，拉線長期暴露在潮濕的空氣中，受海邊鹽霧和風沙侵蝕，拉線及金具銹蝕嚴重，存在一定的設備安全隱患從而影響設備安全可靠的運行。

（二）檢修維護人員的線路專業知識和技能薄弱

風電場大部分員工都是以電氣專業為主，對于架空線路專業知識積累不夠。因為員工專業知識的欠缺而無法做到全方位的維護管理，從而直接關系到設備的質量、安全和使用壽命，存在一定的安全隱患。

（三）管理態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，新投運的風電場前幾年因拉線銹蝕斷裂發生的故障較少，呈現拉線故障率低的特點，然而在投產后三四年就容易發生拉線銹蝕斷裂引發的集電線路接地故障。員工的專業局限性和初期故障率低，從而導致對于拉線的管理處于一個盲區，無人管理、無標準、無維護手段等。往往會出現只有等到發生故障后才處理的狀況，這也給設備運行造成安全隱患，損失機組發電量。

表1 拉線棒與拉線配合表

由于架空線路一般都帶電運行，因此拉線的維護方法也較為單一，只能通過目測和簡單的工具進行檢查。檢查拉線的方法及標準：

（一）目測并使用電工刀等檢查接地裝置應無嚴重腐蝕，且腐蝕后其導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）拉線固定應牢固，拉線基礎周圍土壤無突起、沉陷、缺土等現象。

（六）拉線柱、保護樁等無損壞、開裂、腐朽等現象。

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

拉線的維護管理提升

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）加強檢修人員拉線知識及維護技能培訓。設備的運行狀態與質量取決于風電場檢修維護人員的技能水平，因此，風電場應加強人員的技能培訓。通過預防性試驗檢修和理論學習等方式，學習并掌握線路的結構、各部件的作用和各部件的受力情況；對照行業和國家標準及規范，開展拉線檢修、維護等相關技能培訓和競賽，以賽促訓，提高檢修人員的拉線維護技能水平。

（二）做好設備臺賬，建立拉線維護圖片庫。所有水泥桿塔拉線都必須建立設備臺賬，所有技術資料都必須歸檔存檔。設備臺賬包含內容：設備參數表、設備異動記錄、檢修維護記錄、缺陷處理記錄、預防性試驗記錄。其中設備參數表需包含桿塔編號、拉線編號以及拉線長度，并且做好標示牌，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、銹蝕情況等維護記錄。

在進行拉線定期維護時，利用現有相機、手機等電子設備的照相功能，及時記錄每次拉線維護時的銹蝕情況，建立拉線維護圖片庫，并與歷史維護記錄進行比較，對拉線的劣化程度進行分析，及時評估拉線的使用狀態。根據拉線的使用情況分為四個狀態：正常狀態、注意狀態、異常狀態和嚴重狀態。

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

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

如圖4綁扎線的銹蝕情況可評估為異常狀態，應及時利用風電場的發電間歇期，安排停電檢修計劃，對銹蝕綁扎線進行重新綁扎。

2.斷股情況。拉線發生斷股極易造成線路單相接地短路故障。

如圖5發生在上拉線斷股，極易搭接在導線上從而造成線路單相接地短路故障，可評估為嚴重狀態。應立即進行停電消缺，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，不會搭接在導線上。

結語

拉線在集電線路上的應用是否規范，將影響到線路的安全穩定運行。通過以上對于拉線的管理和維護的討論研究，按照規定規程維護作業，能有效地避免桿塔因發生失去拉線保護，而導致線路接地及倒桿事故的發生。

（作者單位：福建大唐國際新能源有限公司）