風電場集電線路常見故障分析及處理措施

王智偉

摘要：風電場因其占地范圍廣，單臺機組容量較小，所以一般采用集電線路施工，將幾臺風機電能匯聚后送至升壓站。作為地埋電纜施工的集電線路，其運行穩定與否，直接關系著風電場的發電效益，加強對地埋電纜常見故障分析，提出故障查找及預防措施，對風電場運維具有實際意義。

關鍵詞：風電場;集電線路;故障;原因分析;處理措施

根據中國電力企業聯合會發布的《中國電力行業年度發展報告2019》，截至2018年底，我國并網風電18427萬千瓦，達到新規模。但是，近年來風電場集電線路故障多發，某一線路故障將導致所接風機全部脫網，造成較大電量損失。針對風電場集電線路故障，文章分析了故障原因，提出了處理措施，為風電場集電線路管理提供了參考。

1 風電場集電線路特點

風電場集電線路接線一般為架空線、電纜或者電纜+架空線混合方式，通常為混合方式，電壓等級通常為35kV。

2 故障原因分析

據統計，某公司所屬風電場集電線路某年故障達到108次。按故障類型統計，主要集中在接地（41%）、相間短路（17%）、雷擊（29%）、跌落開關故障（8%），以及污閃、倒塌等類型。按照故障屬性統計，屬于自然原因（雷擊、大風、覆冰、鳥害）為57%，屬于非自然原因（接觸不良、絕緣下降、斷線、脫落、外力破壞）為43%。

（1）接地。風電場35kV集電線路系統為小電流接地電力系統，接地是一種多發故障，多發生在濕潤、雨雪、大風等天氣。統計發現主要原因：導線或引流線斷線、脫落或搭接在塔架橫擔上;電纜、電纜頭絕緣擊穿;避雷器、絕緣子絕緣擊穿;樹木、鳥窩等搭接;線路遭外力破壞致導線落地。

（2）相間短路。部分線路相間距離較小，在惡劣天氣下，線路舞動極易造成相間短路;大風天氣樹枝斷裂或刮起物品，橫搭在線路間造成相間短路;鳥類搭窩棲息，叼起金屬物搭在線路之間引起相間短路。

（3）雷擊。雷擊有三種形式：1）雷直擊導線，無避雷線最容易發生，或即使有避雷線，雷電仍有可能繞過避雷線的保護范圍而雷擊導線（繞擊）;2）雷擊桿塔或避雷線 ，強大的雷電流通過桿塔的接地電阻，使桿塔和避雷線的電位瞬間上升，桿塔與導線的電位差超出線路絕緣子閃絡電壓時，絕緣子產生閃絡，導線上出現很高的電壓（反擊）;3） 雷擊導線水平間距65m以外的大地，由于空間電磁場的急劇變化，在導線上感應出的過電壓（感應雷過電壓）。

（4）跌落開關故障。跌落開關觸頭接觸地方若尺寸匹配不符合，大風天氣容易松動脫落甚至燒壞，此時熔絲管被風吹時極易擺到桿塔或者其它相的熔絲管引起放電導致跳閘;熔絲附件太粗，保險管孔太細，即使熔絲熔斷，熔絲部件也不易從管中脫出使管子不能迅速跌落，嚴重時會造成線路跳閘;由于下觸頭彈片的彈力小，熔斷器在運行一段時間后，下動觸頭兩個腳被電流燒傷，導致接觸不良，在大風時跌落件非正常跌落。

（5）污閃。霧霾、沙塵暴等惡劣天氣，溫度、濕度、風向等氣象因素是形成污閃的條件。雨霧結的浮冰、空氣中飄浮的微塵等，在溫度和濕度的共同影響下，堆積于絕緣子表面形成污穢。隨著線路長時間運行，絕緣子的污穢程度逐漸增加，就會導致絕緣程度下降，大大增大線路閃絡跳閘的幾率。

3 預防維護處理措施

（1）設計階段。氣象校核方面，對雷擊多發區域進行氣象校核。防雷設計方面，考慮多雷區風電場架空集電線路全線架設避雷線;考慮單回路上避雷線對邊導線的保護角控制在20°以內，減小保護角能有效減少雷擊導線次數;考慮多雷區新建風電場，增加絕緣子數量，并采用雙聯式。設備選型方面，選用防風式跌落開關，避免大風引起故障;選用防污型絕緣子，避免污閃發生;選用線路型金屬氧化物避雷器，提高防雷等級。

（2）工程階段。架空線路，嚴格按照GB 50713、GB 50169等規范施工;保證地線安裝工藝正確;嚴格按照設計的導地線弧垂放線，保證導地線弧垂的防雷配合;桿塔接地電阻應滿足規程的要求;保證跌落開關引下線、電纜線夾安裝工藝，需緊固地方使用雙螺母;安裝后按照GB 50150試驗，工程質量評定合格、電氣設備試驗合格后才能工程移交。

電纜線路，選用良好運行業績的電纜制造商;電纜接收、運輸等環節符合規范要求，到場電纜做好試驗，結果需與設計、合同規定的性能指標一致;嚴格按照GB 50168等規范施工，電纜最小彎曲半徑、電纜最大牽引強度、機械敷設電纜速度等應嚴格按照規范GB 50168執行，嚴禁野蠻施工;電纜頭的制作應嚴格按照規范GB 12706.3執行，制作工藝符合要求;施工期間應做好電纜和電纜附件的防潮、防塵、防外力損傷措施;安裝現場的溫度、濕度和清潔度應符合要求，嚴禁在雨、霧、風沙等環境中安裝;安裝完成后應做好試驗，全部驗收合格后才能投運。

（3）運維階段。線路巡視方面，及早發現處理鳥窩、樹木等影響安全運行的障礙物;定期夜巡夜查，利用晚上巡視人對火花特別敏感的特點，有針對的檢查導線連接點，觀察有無發熱、發光、放電現象。線路維護方面，定期檢查電氣連接，緊固連接件螺母;定期登桿檢查，清掃絕緣子表面的污穢，發現有放電、擊穿的絕緣子及時更換;在干旱季節，應對每基桿塔（不連地線）的工頻接地電阻開展測試，接地電阻值需符合規范要求。

設計校核方面，對導、地線的弧垂進行校核，發現誤差超標的及時調整;對集電線路配置的保護進行校核，避免越級跳閘;校核避雷器的配置是否滿足規范要求;適當延長架空線路零序電流保護時限，躲過瞬時故障（如雷擊）。跌落開關維護方面，檢查跌落開關轉動部位是否靈活，零部件是否損壞、銹蝕;對新安裝的跌落開關，按規范驗收，并保證熔管安裝角度達到25°左右;熔體熔斷后應更換新的同規格熔體。預防性試驗方面，按照DLT 596規程要求定期開展相關預防性試驗。防止鳥害方面，安裝防鳥裝置，如防鳥擋板、防鳥刺、懸垂串第一片絕緣子采用大盤徑絕緣子等。

結語

綜上所述，風電場的電氣線路工作狀況對風電場的發電工作有重要的影響，技術人員需要結合線路的實際布置以及連接狀況進行及時的檢修，對于出現故障的線路，通過采用合理的檢測方法確定故障位置，然后分析故障原因，采取有針對性的、合理的維修辦法，保證線路的正常工作，保證風電場穩定、持續的供電工作。

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