風(fēng)力發(fā)電場集電線路優(yōu)化改造研究及應(yīng)用

王炳艷

摘 要：發(fā)展風(fēng)電等可再生能源，是我國乃至世界清潔低碳能源的發(fā)展方向，是近期國家大力扶持的重點(diǎn)發(fā)展項目。我國明確，最近兩年，非化石能源占一次能源消費(fèi)總量的比重要達(dá)到15%左右。由此可見，風(fēng)力發(fā)電的作用非同一般。而為了減少風(fēng)力發(fā)電場線路出現(xiàn)問題次數(shù)及檢修次數(shù)，提高風(fēng)力發(fā)電效率，減少人力損失，要著重研究對風(fēng)力發(fā)電場的集電線路優(yōu)化改造問題。本文首先闡述了風(fēng)力發(fā)電場集電線路發(fā)展背景以及應(yīng)用現(xiàn)狀，針對風(fēng)力發(fā)電場中故障問題提出筆者自己的建議。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電場;集電線路;優(yōu)化改造

針對風(fēng)力發(fā)電場中經(jīng)常出現(xiàn)的架空線路、跳閘等問題，必須要對集電線路進(jìn)行優(yōu)化改造，減少事故發(fā)生幾率，以此降低維修、保養(yǎng)成本，提高發(fā)電、輸電效率。

1 集電線路應(yīng)用狀況分析

風(fēng)力發(fā)電場大多使用架空輸電線路，建設(shè)輸電線路時，將電桿、桿塔、鐵塔的科學(xué)排列混合架設(shè)。這種架空設(shè)置，雖然是大多風(fēng)電場都會采用的普遍模式，優(yōu)點(diǎn)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(fù)雜的自然環(huán)境中，經(jīng)過一段時間后，因其受到暴風(fēng)雨、冰雹、雨雪等惡劣天氣以及復(fù)雜地形地貌的影響，許多線路都會產(chǎn)生裂紋、斷裂等問題，甚至還會導(dǎo)致電桿、鐵塔等發(fā)生倒塔事故，穩(wěn)定性難以保障，且維修程序復(fù)雜，易造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

另外，集電線路中的導(dǎo)線的設(shè)置以及風(fēng)機(jī)出線回路設(shè)計的問題十分復(fù)雜。在集電線路中，為了設(shè)置引流線，將高壓熔斷器的串聯(lián)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(fēng)力發(fā)電場風(fēng)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(dǎo)線之間一直處于摩擦碰撞的狀態(tài)之中，嚴(yán)重情形甚至?xí)?dǎo)致導(dǎo)線被迫脫落，線路運(yùn)行出現(xiàn)故障，自動啟動跳閘系統(tǒng)。這種情形不僅會影響風(fēng)電場發(fā)電與輸電的效率，還極大的影響其他電氣設(shè)備的正常運(yùn)行，影響正常的發(fā)電、放電等程序的進(jìn)行。

2 存在問題的分析

風(fēng)力發(fā)電場大多處在人煙稀少、地勢較高且風(fēng)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(yōu)化面臨許多問題。

首先，集電線路的安裝、更換、運(yùn)輸?shù)让媾R極大的問題，相關(guān)工作人員的施工難度極大，且建設(shè)成本過高，不利因素過多。對于線路架設(shè)完成后的正常維修、保養(yǎng)工作要求極高，風(fēng)力發(fā)電場的地理位置不利，無法及時將線路運(yùn)行中的故障及時排除并更換，后期的監(jiān)督管理工作只能艱難的進(jìn)行，工作效率十分低下。

其次，由于風(fēng)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(jīng)常會出現(xiàn)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(yùn)行。造成直接、間接損失慘重，線路的安全性、穩(wěn)定性得不到保障。

3 應(yīng)用方法

3.1 優(yōu)化集成線路桿塔的結(jié)構(gòu)

上文提到大多風(fēng)電場都會采用架空線路的方式架設(shè)電線，故要從此處著手進(jìn)行改造。

風(fēng)電場高海拔、地形起伏大的山脊地形，風(fēng)力極大，相比于海拔低的地區(qū)或者平原地帶，桿塔承受的風(fēng)力更大，架空線路完全無法承受巨大的風(fēng)力，經(jīng)常會出現(xiàn)線桿斷裂、倒塌的事故。承包企業(yè)應(yīng)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(wěn)定性強(qiáng)、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(huán)境，還利于后期的檢查維修工作的開展。

3.2 改進(jìn)引流接線方式

傳統(tǒng)的引流接線多使用鋁制絞線，這種線路的質(zhì)量較輕且導(dǎo)電效果好，但是由于直徑較大且較脆弱，在受到暴風(fēng)雨天氣影響時，磨損破壞程度嚴(yán)重，極易受到破壞，影響電力的正常輸送。筆者認(rèn)為，可以通過更換導(dǎo)線，采取材質(zhì)堅硬的導(dǎo)線，防止磨損，另外可以裝上線路防磨損裝置，減輕惡劣環(huán)境對于線路的磨損或破壞。其次，還可改進(jìn)引流導(dǎo)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(qiáng)導(dǎo)線與螺栓的連接，使接線更為堅固耐用和穩(wěn)定的性能。

3.3 優(yōu)化出線元件

通過對高壓熔斷器與線路的并網(wǎng)出線的改造，減小保險管故障發(fā)生幾率，從而有效減少線路跳閘情形的發(fā)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(fā)生故障時，另一個可自動控制開關(guān)系統(tǒng)，有效避免因保險管掉落而引起的跳閘停電情形的發(fā)生。還可通過安裝復(fù)合的桿柱，對架空線路進(jìn)行雙重加固，有效提高集電線路的穩(wěn)定性。

3.4 科學(xué)管理，保障相關(guān)工作人員安全

結(jié)合上文所述，風(fēng)力發(fā)電場中集成線路建設(shè)中出現(xiàn)線桿倒塌、地形地貌復(fù)雜等問題，在線路建設(shè)過程中，工人安全受到威脅，發(fā)電設(shè)備極易出現(xiàn)故障。針對這些問題，企業(yè)要實(shí)行科學(xué)化的管理體制，一方面企業(yè)在優(yōu)化線路工程開始前要做好準(zhǔn)備工作，對建設(shè)地地形地貌、人口密集度、發(fā)電設(shè)備選擇與檢查、架設(shè)用桿塔的運(yùn)輸及安裝地點(diǎn)等一系列問題展開嚴(yán)格的調(diào)查研究，為后續(xù)線路優(yōu)化改造工程的施工奠定堅實(shí)基礎(chǔ);另一方面企業(yè)應(yīng)該要組織工人接受培訓(xùn)教育，引導(dǎo)工人施工時要嚴(yán)格遵守施工標(biāo)準(zhǔn)與安全規(guī)范，減少安全事故。

3.5 嚴(yán)格遵循操作規(guī)范

對于風(fēng)電場集線電路的改造升級問題，對施工人員的個人素質(zhì)及技術(shù)強(qiáng)度要求極高。要對施工人員進(jìn)行必要的行為規(guī)范，避免任何操作不當(dāng)?shù)默F(xiàn)象，嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)章制度操作，既要保障線路設(shè)置的精確度，又要避免人力財力的浪費(fèi)，精簡人員。多管齊下，共同保證集電線路的安全穩(wěn)定性。

4 結(jié)語

風(fēng)力發(fā)電場集線電路建設(shè)對于電網(wǎng)的整體建設(shè)具有重要意義，對提高輸電線路的安全系數(shù)與穩(wěn)定性也十分重要。通過對集電線路桿塔結(jié)構(gòu)的調(diào)整、風(fēng)電機(jī)組引流線接線方式的變化、優(yōu)化出線回路元件、嚴(yán)格遵守電網(wǎng)架設(shè)規(guī)范、提高企業(yè)的監(jiān)管能力等方面入手，切實(shí)保障集電線路優(yōu)化改造工程的正常建設(shè)與有效維護(hù)。有效降低安全事故發(fā)生幾率，保障風(fēng)電場向外輸電系統(tǒng)的工作效率與穩(wěn)定性，促進(jìn)電力產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與升級。

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