科技风２０２０年１月水利电力
ＤＯＩ:１０.１９３９２/ｊ.ｃｎｋｉ.１６７１￣７３４１.２０２００２１５３
风力发电场集电线路优化改造研究及应用
刘 欢１
白文浩２
１.国电科技环保集团有限公司赤峰风电公司 内蒙古赤峰 ０２４０００ꎻ２.内蒙古龙源蒙东新能源有限公司 内蒙古赤峰 ０２４０００摘 要:现阶段电力企业为了减少风电场架空集电线路出现跳闸的次数ꎬ保证线路设备可以尽可能少地受到过电压和短路电流出现的情况ꎬ已经开始不断地采取措施来对施工过程中可能导致出现事故的原因进行了分析ꎬ并针对恶劣施工条件下ꎬ风电场施工人员对对线路巡视的次数进行了明确的规定ꎬ在保证风力发电场集电线路工程质量的前提下减少了劳动的强度ꎬ帮助提高了整个工程的运行效率ꎮ本文就对集电线路施工过程中可能出现的问题以及导致出现问题的原因进行了深入的剖析ꎬ并针对产生事故的原因积极制定了一系列可行的措施来对集电线路进行了优化和改造研究ꎮ
关键词:风力发电ꎻ集成线路ꎻ优化改造 近年来随着我国经济的发展ꎬ风力发电事业也得到了质的飞跃ꎬ这对于我国人们生活水平的提高和社会的稳定有着非常重要的意义ꎮ但是从２０１１年开始我国电网事故频出ꎬ经过调查研究发现ꎬ导致出现事故的最主要原因就是场内集成线路的架空线和电缆头出现故障ꎬ因此现代风电场必须要重视对风力发电集成电路的设计ꎬ在保证风电场安全运行的前提下提高线路的质量ꎮ
一、研究的背景
目前国际风电场集电线路的设计大多采用了架空输电线路的方式ꎬ利用电杆组合杆等来进行布置ꎮ但是由于在运行的过程中混凝土组合杆塔会受到自然灾害的影响ꎬ特别是狂风、暴雨、覆冰等ꎬ并且当混凝土电杆组合干塔运行一段时间之后就会出现裂纹ꎬ再加上受到气候、地位置等因素的影响ꎬ出现事故很难及时采取措施进行处理ꎬ给风电场带来了巨大的经济损失ꎮ另外ꎬ在运行的过程中经常会出现短路跳闸的情况ꎬ一旦出现短路电流就会给线路中的其他设备造成损失ꎬ这样一来设备的使用寿命就会大大降低ꎬ一旦出现自然灾害ꎬ杆塔的导线就会产生大量的覆冰和覆雪ꎬ这会导致设备由于绝缘距离不足而出现放电的情况ꎮ基于此ꎬ我们对风力发电厂的集成线路设计进行了优化和改造ꎮ
二、选择集电线路接线形式时应当考虑的问题
通常情况下ꎬ风电场的集电线路有三种形式ꎬ分别为架空线方式、电缆连接的方式以及架空和电缆相结合的方式ꎮ架空线的方式一般是在风电机组在经过箱式变电组的升压之后利用电缆来接入到最近的架空线路杆塔内ꎻ电缆连接的方式一般是利用风电机组的电能经过箱式变电站的升压之后ꎬ通过电缆连接到相临近的箱式变电站高压侧ꎮ通常情况下ꎬ在施工的过程中要对影响风力发电场质量的因素进行分析ꎬ进而找出合适的方案ꎮ从投资资金的方面来看ꎬ风电场集成线路要选择架空线路ꎬ因为这种线路相对来说经济性比较强ꎬ可以在确保风力发电质量的前提下减少施工的成本[１]ꎮ如果发电厂是在一些林区或者海滨等旅游区域的时候就可以采取架空、电缆线路或者是电缆线路ꎮ除此之外ꎬ发电场在选择集电线路的电压时要要综合考虑现有的资源以及发电的具体要求ꎮ如果风力发电厂距离升压站比较近并且风机的容量比较的大ꎬ这个时候就可以采用３５ｋＶ的集电线路来保证发电的质量ꎻ如果风力发电场离升压站比较的近ꎬ并且风机的容量比较小ꎬ就可以选择１０ｋＶ的电压等级ꎮ
三、对风力发电厂集电线路接线形式的优化(一)合理的选择架空线路路径
在选择架空线路的路径时应当充分考虑实际的地形形况ꎬ尽量的选择一些地势比较平缓、离风力发电厂比较近的地区ꎬ这样一来就可以在一定程度上保证线路可以受到地理位置等的ꎮ另外在选择路径的时候一定要注意避开洼地等地质情况比较差的地区ꎬ还有一些树木砍伐量比较大的地区也要尽
量避开ꎬ防止出现电功率潮湿迂回的情况ꎮ
(二)在覆冰区域的集电线路设计
在覆冰区域进行集电线路设计ꎬ就要充分地考虑到覆冰的影响ꎬ积极地采取合理有效的覆冰和抗冰来保护集电线路ꎬ确保集成电路的正常运行ꎮ常见的避冰和抗冰措施主要有以下几点:
避冰措施:由于集电线路的正常运行会受到很多因素的影响ꎬ因此在选择集电线路的时候应当避免通过湖泊或者水库等等积水地区ꎬ这些地区通常会在冬季出现覆冰的情况ꎬ如果线路经过山岭地带的话就要沿着覆冰的背风坡来设计线路ꎬ这样才可以保证集电线路的正常运行ꎬ确保风力发电场的电力资源可以被正常的输送[２]ꎮ
(三)优化线路的路径以及敷设的方式
首先在对风力发电成的电缆敷设路径进行设计的时候为了避免线路会受到外界的自然损害ꎬ通常会采取场内道路来确保线缆电路的安全性ꎬ在此基础上还要尽可能地缩短距离ꎮ通常情况下在进行风力发电厂线路敷设的时候会采取直理的方式来进行ꎬ并且为了减少直埋电路冻土地区时出现冻胀的情况损坏线路ꎬ会将电缆敷设在比较干燥的冻土层中ꎮ其外ꎬ在对风力发电场的敷设线路设计的时候遇到一些不适合电缆开挖的地形ꎬ就要采用明敷的方式ꎮ比如在一些石线交叉的困难地区就要利用拉管的形式来进行敷设ꎬ这样一来通过导向钻机和导向仪的作用可以帮助更好地完成电缆牵引以及套管敷设工作ꎮ最后ꎬ在选择电缆导体材质的时候ꎬ应当从工程的造价上来选择ꎮ如果集电线路的路径比较长ꎬ考虑到工程造价的问题ꎬ通常会让电缆的截面面积不超过３００平方毫米ꎮ要知道ꎬ如果截面的面积过大的话ꎬ电缆的中间接头就会增多ꎬ这样不仅会增加工程的造价ꎬ也不利于电缆电路的长期运行ꎮ另外在选择电缆材料的时候也应当充分考虑到单回线路的容量ꎬ风力发电场也应当确保在集电线路设计的过程中各个环节都严格按照相应的规章典范来进行ꎮ
四、结语
总而言之ꎬ在对集电线路干干进行布置的时候应当从结构和风电机组等方面来及逆行设计ꎬ确定引线接线方式ꎬ不但地优化出现的回路元件并对各项技术进行创新ꎬ从而提高发电场的整体水平ꎬ确保其各项经济技术指标都可以和国际指标接轨ꎮ从我国现阶段的发证上看ꎬ风力发电厂集电线路的实用化程度比较高ꎬ在未来有着非常广阔的应用前景ꎮ与此同时也给电力企业创造了巨大的经济效益ꎬ在一定程度上促进了国家经济的发展ꎮ
参考文献:
[１]张浩.风电场集电线路优化探讨[Ｊ].风能ꎬ２０１４(６):６８￣７０.
[２]邢李方ꎬ张建新ꎬ王阳ꎬ等.风电场集电线路引流线故障分析与对策[Ｊ].通信电源技术ꎬ２０１８ꎬ３５(１２):２０２￣２０３.
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