風力發電場集電線路優化改造研究及應用

張浩

銀星能源股份有限公司太陽山風電檢修基地 寧夏銀川 750001

針對風力發電場中經常出現的架空線路、跳閘等問題，必須要對集電線路進行優化改造，減少事故發生幾率，以此降低維修、保養成本，提高發電、輸電效率。

1 集電線路應用狀況分析

風力發電場大多使用架空輸電線路，建設輸電線路時，將電桿、桿塔、鐵塔的科學排列混合架設。這種架空設置，雖然是大多風電場都會采用的普遍模式，優點突出，但是其弊端也是很大的。例如，架空輸電線路長期暴露在復雜的自然環境中，經過一段時間后，因其受到暴風雨、冰雹、雨雪等惡劣天氣以及復雜地形地貌的影響，許多線路都會產生裂紋、斷裂等問題，甚至還會導致電桿、鐵塔等發生倒塔事故，穩定性難以保障，且維修程序復雜，易造成嚴重的經濟損失[1]。

另外，集電線路中導線的設置以及風機出線回路設計的問題十分復雜。在集電線路中，為了設置引流線，將高壓熔斷器的串聯高壓引流匯入到主線路之中，大多會用JB型并溝線夾來連接固定。但由于風力發電場風力較大，會大幅度的移動線路及連接處，使得JB型并溝線夾與導線之間一直處于摩擦碰撞的狀態，嚴重情形甚至會導致導線被迫脫落，線路運行出現故障，自動啟動跳閘系統。這種情形不僅會影響風電場發電與輸電的效率，還極大的影響其他電氣設備的正常運行，影響正常的發電、放電等程序的進行[2]。

2 存在問題的分析

風力發電場大多處在人煙稀少、地勢較高且風力較大的地方，多位于山脊地帶，天氣情況惡劣。集電線路的優化面臨許多問題。

首先，集電線路的安裝、更換、運輸等面臨極大的問題，相關工作人員的施工難度極大，且建設成本過高，不利因素過多。對于線路架設完成后的正常維修、保養工作要求極高，風力發電場的地理位置不利，無法及時將線路運行中的故障及時排除并更換，后期的監督管理工作只能艱難的進行，工作效率十分低下。

其次，由于風電場地勢高，受雷電、冰雪、鳥群等自然因素的影響，集電線路經常會出現斷裂、偏向、掉落等問題，尤其是雷擊，會影響整片線路的安全運行。造成直接、間接損失慘重，線路的安全性、穩定性得不到保障[3]。

3 應用方法

3.1 優化集成線路桿塔的結構

上文提到大多風電場都會采用架空線路的方式架設電線，故要從此處著手進行改造。

風電場高海拔、地形起伏大的山脊地形，風力極大，相比于海拔低的地區或者平原地帶，桿塔承受的風力更大，架空線路完全無法承受巨大的風力，經常會出現線桿斷裂、倒塌的事故。承包企業應該深入研究上述問題，通過更換更為堅固的桿塔，例如35B08-J4型鐵塔，這種鐵塔的穩定性強、耐力大且維修較為簡便，不僅可以承受高海拔地帶的惡劣環境，還利于后期的檢查維修工作的開展。

3.2 改進引流接線方式

傳統的引流接線多使用鋁制絞線，這種線路的質量較輕且導電效果好，但是由于直徑較大且較脆弱，在受到暴風雨天氣影響時，磨損破壞程度嚴重，極易受到破壞，影響電力的正常輸送。筆者認為，可以通過更換導線，采取材質堅硬的導線，防止磨損，另外可以裝上線路防磨損裝置，減輕惡劣環境對于線路的磨損或破壞。其次，還可改進引流導線的安裝方式，可以更新安裝固定的方法，例如安裝線夾等，加強導線與螺栓的連接，使接線更為堅固耐用和穩定的性能。

3.3 優化出線元件

通過對高壓熔斷器與線路的并網出線的改造，減小保險管故障發生幾率，從而有效減少線路跳閘情形的發生。可以采取雙保險的安裝模式，安裝兩個及以上的保險管，在一個發生故障時，另一個可自動控制開關系統，有效避免因保險管掉落而引起的跳閘停電情形的發生。還可通過安裝復合的桿柱，對架空線路進行雙重加固，有效提高集電線路的穩定性。

3.4 科學管理，保障相關工作人員安全

結合上文所述，風力發電場中集成線路建設中出現線桿倒塌、地形地貌復雜等問題，在線路建設過程中，工人安全受到威脅，發電設備極易出現故障。針對這些問題，企業要實行科學化的管理體制，一方面企業在優化線路工程開始前要做好準備工作，對建設地地形地貌、人口密集度、發電設備選擇與檢查、架設用桿塔的運輸及安裝地點等一系列問題展開嚴格的調查研究，為后續線路優化改造工程的施工奠定堅實基礎；另一方面企業應該要組織工人接受培訓教育，引導工人施工時要嚴格遵守施工標準與安全規范，減少安全事故。

3.5 嚴格遵循操作規范

對于風電場集線電路的改造升級問題，對施工人員的個人素質及技術強度要求極高。要對施工人員進行必要的行為規范，避免任何操作不當的現象，嚴格按照相關規章制度操作，既要保障線路設置的精確度，又要避免人力財力的浪費，精簡人員。多管齊下，共同保證集電線路的安全穩定性[4]。

4 結語

風力發電場集線電路建設對于電網的整體建設具有重要意義，對提高輸電線路的安全系數與穩定性也十分重要。通過對集電線路桿塔結構的調整、風電機組引流線接線方式的變化、優化出線回路元件、嚴格遵守電網架設規范、提高企業的監管能力等方面入手，切實保障集電線路優化改造工程的正常建設與有效維護。有效降低安全事故發生幾率，保障風電場向外輸電系統的工作效率與穩定性，促進電力產業的發展與升級。