風力發電場集電線路優化改造研究及應用

劉歡 白文浩

摘?要：現階段電力企業為了減少風電場架空集電線路出現跳閘的次數，保證線路設備可以盡可能少地受到過電壓和短路電流出現的情況，已經開始不斷地采取措施來對施工過程中可能導致出現事故的原因進行了分析，并針對惡劣施工條件下，風電場施工人員對對線路巡視的次數進行了明確的規定，在保證風力發電場集電線路工程質量的前提下減少了勞動的強度，幫助提高了整個工程的運行效率。本文就對集電線路施工過程中可能出現的問題以及導致出現問題的原因進行了深入的剖析，并針對產生事故的原因積極制定了一系列可行的措施來對集電線路進行了優化和改造研究。

關鍵詞：風力發電;集成線路;優化改造

近年來隨著我國經濟的發展，風力發電事業也得到了質的飛躍，這對于我國人們生活水平的提高和社會的穩定有著非常重要的意義。但是從2011年開始我國電網事故頻出，經過調查研究發現，導致出現事故的最主要原因就是場內集成線路的架空線和電纜頭出現故障，因此現代風電場必須要重視對風力發電集成電路的設計，在保證風電場安全運行的前提下提高線路的質量。

一、研究的背景

目前國際風電場集電線路的設計大多采用了架空輸電線路的方式，利用電桿組合桿等來進行布置。但是由于在運行的過程中混凝土組合桿塔會受到自然災害的影響，特別是狂風、暴雨、覆冰等，并且當混凝土電桿組合干塔運行一段時間之后就會出現裂紋，再加上受到氣候、地位置等因素的影響，出現事故很難及時采取措施進行處理，給風電場帶來了巨大的經濟損失。另外，在運行的過程中經常會出現短路跳閘的情況，一旦出現短路電流就會給線路中的其他設備造成損失，這樣一來設備的使用壽命就會大大降低，一旦出現自然災害，桿塔的導線就會產生大量的覆冰和覆雪，這會導致設備由于絕緣距離不足而出現放電的情況。基于此，我們對風力發電廠的集成線路設計進行了優化和改造。

二、選擇集電線路接線形式時應當考慮的問題

通常情況下，風電場的集電線路有三種形式，分別為架空線方式、電纜連接的方式以及架空和電纜相結合的方式。架空線的方式一般是在風電機組在經過箱式變電組的升壓之后利用電纜來接入到最近的架空線路桿塔內;電纜連接的方式一般是利用風電機組的電能經過箱式變電站的升壓之后，通過電纜連接到相臨近的箱式變電站高壓側。通常情況下，在施工的過程中要對影響風力發電場質量的因素進行分析，進而找出合適的方案。從投資資金的方面來看，風電場集成線路要選擇架空線路，因為這種線路相對來說經濟性比較強，可以在確保風力發電質量的前提下減少施工的成本[1]。如果發電廠是在一些林區或者海濱等旅游區域的時候就可以采取架空、電纜線路或者是電纜線路。除此之外，發電場在選擇集電線路的電壓時要要綜合考慮現有的資源以及發電的具體要求。如果風力發電廠距離升壓站比較近并且風機的容量比較的大，這個時候就可以采用35kV的集電線路來保證發電的質量;如果風力發電場離升壓站比較的近，并且風機的容量比較小，就可以選擇10kV的電壓等級。

三、對風力發電廠集電線路接線形式的優化

（一）合理的選擇架空線路路徑

在選擇架空線路的路徑時應當充分考慮實際的地形形況，盡量的選擇一些地勢比較平緩、離風力發電廠比較近的地區，這樣一來就可以在一定程度上保證線路可以受到地理位置等的限制。另外在選擇路徑的時候一定要注意避開洼地等地質情況比較差的地區，還有一些樹木砍伐量比較大的地區也要盡量避開，防止出現電功率潮濕迂回的情況。

（二）在覆冰區域的集電線路設計

在覆冰區域進行集電線路設計，就要充分地考慮到覆冰的影響，積極地采取合理有效的覆冰和抗冰來保護集電線路，確保集成電路的正常運行。常見的避冰和抗冰措施主要有以下幾點：

避冰措施：由于集電線路的正常運行會受到很多因素的影響，因此在選擇集電線路的時候應當避免通過湖泊或者水庫等等積水地區，這些地區通常會在冬季出現覆冰的情況，如果線路經過山嶺地帶的話就要沿著覆冰的背風坡來設計線路，這樣才可以保證集電線路的正常運行，確保風力發電場的電力資源可以被正常的輸送[2]。

（三）優化線路的路徑以及敷設的方式

首先在對風力發電成的電纜敷設路徑進行設計的時候為了避免線路會受到外界的自然損害，通常會采取場內道路來確保線纜電路的安全性，在此基礎上還要盡可能地縮短距離。通常情況下在進行風力發電廠線路敷設的時候會采取直理的方式來進行，并且為了減少直埋電路凍土地區時出現凍脹的情況損壞線路，會將電纜敷設在比較干燥的凍土層中。其外，在對風力發電場的敷設線路設計的時候遇到一些不適合電纜開挖的地形，就要采用明敷的方式。比如在一些石油管線交叉的困難地區就要利用拉管的形式來進行敷設，這樣一來通過導向鉆機和導向儀的作用可以幫助更好地完成電纜牽引以及套管敷設工作。最后，在選擇電纜導體材質的時候，應當從工程的造價上來選擇。如果集電線路的路徑比較長，考慮到工程造價的問題，通常會讓電纜的截面面積不超過300平方毫米。要知道，如果截面的面積過大的話，電纜的中間接頭就會增多，這樣不僅會增加工程的造價，也不利于電纜電路的長期運行。另外在選擇電纜材料的時候也應當充分考慮到單回線路的容量，風力發電場也應當確保在集電線路設計的過程中各個環節都嚴格按照相應的規章典范來進行。

四、結語

總而言之，在對集電線路干干進行布置的時候應當從結構和風電機組等方面來及逆行設計，確定引線接線方式，不但地優化出現的回路元件并對各項技術進行創新，從而提高發電場的整體水平，確保其各項經濟技術指標都可以和國際指標接軌。從我國現階段的發證上看，風力發電廠集電線路的實用化程度比較高，在未來有著非常廣闊的應用前景。與此同時也給電力企業創造了巨大的經濟效益，在一定程度上促進了國家經濟的發展。

參考文獻：

[1]張浩.風電場集電線路優化探討[J].風能，2014（6）：68-70.

[2]邢李方，張建新，王陽，等.風電場集電線路引流線故障分析與對策[J].通信電源技術，2018，35（12）：202-203.