風電場集電線路隱患排查及防范治理措施

摘 要：風電場集電線路是風電場電氣設備的重要組成部分，風電場集電線路的安全穩定運行關系到風電場的風機可利用率、發電量，直接影響到公司的利潤。風電場集電線路設備會隨著投運時間的增長，設備的隱患越來越多，本文著重討論集電線路設備存在的常見隱患、排查方法及防范措施。

關鍵詞：集電線路設備；安全隱患；排查方法；防范治理措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.23.125

0 引言

大唐新能源赤峰公司目前已投產風電場10座，總裝機容量達110萬kW，是中國大唐集團新能源股份有限公司旗下最大的風電公司，風電場集電線路總長度達576km，分為10kV和35kV兩個電壓等級，最早投運的風電場設備運行已達10年之久。隨著設備投運時間的增長，以及風電場地理自然環境的惡劣，給設備的安全穩定運行帶來嚴峻考驗，為了保證集電線路穩定運行，必須做好集電線路設備隱患排查，針對存在的隱患采取相應的防范措施，對設備隱患進行治理。

1 集電線路設備存在的安全隱患

（1）工程施工存在的安全隱患。工程施工質量是風電場集電線路投產后的能否安全穩定運行的關鍵點之一，由于風電場在建設期間受地理環境、工程施工工期、施工單位的專業水平等多種因素影響，集電線路安裝完成后存在著諸多隱患，主要有以下幾類：

工程安裝施工過程中的諸多隱患的存在，集電線路投運后，極易引起集電線路設備跳閘，威脅安全生產，甚至會引起集電線路倒塔、斷線事故的發生。

（2）風電場建設設計及設備選型存在問題給風電場投產后帶來的隱患。風電場建設初期，設計單位不能充分考慮到風電場所在地理位置的環境及氣候特點，在設備選型方面考慮不充分，導致設備隱患的存在，表現在以下幾方面：1）線路桿塔的抗風能力方面：一般的設計單位在集電線路設計時設計風速為30米/秒，風電場的集電線路由于受地形、地勢的影響，在極端天氣條件下風速達40米以上，因此，在特殊天氣條件下會有集電線路倒塔事故的發生。2）風機變壓器選型方面： 變壓器的型式多樣、產自不同廠家，具體分為箱式變壓器、全密封型變壓器、普通油枕式變壓器、膠囊或波紋管式油枕變壓器，通過設備多年運行數據的積累，對變壓器的技術監控數據和故障情況進行統計（此表統計不包括變壓器內部繞組燒損），各類型變壓器的常見故障及綜合評定詳見表1。

因此，變壓器的選型也至關重要，在選型時最好選用膠囊或波紋管式油枕變壓器。

（3）跌落開關的選型。由于北方的風電場所處地理位置經常出現高風速的極端天氣，因此，跌落開關選型直接關系到集電線路投產后的安全穩定運行，在工程建設期，為了降低工程造價，跌落開關的選型一般選用普通式跌落開關，普通式跌落開關投運后不能適應風電場的高風速天氣，在高風速情況經常發生跌落體被風吹落的現象。同時，運行一段時間后，還經常出現跌落開關的上下口燒損的現象，所以，在跌落開關選型時應選用適用于風電場特殊環境下的防風式跌落開關。普通式跌落開關上下口燒損及跌落體擊穿故障現象如下圖所示（圖7為跌落開關下口與跌落桿連接導電部位燒損；圖8為跌落體放電，絕緣擊穿）。

（4）設備投運后，隨著投運時間的增長，設備存在的安全隱患逐步顯現。我國北方的風電場地理位置一般處于高海拔地區，一年四季晝夜溫差較大，設備運行環境惡劣，隨著設備投運時間的增長，設備老化現象嚴重，導致設備故障頻發，集電線路設備故障主要有以下幾方面：（1）風機變壓器故障。一是變壓器本體各附件與變壓器箱體的連接部位密封腳墊老化，常出現滲漏油現象，如果巡檢不及時，極易發生由于變壓器缺油運行導致變壓器燒損；二是在每年的雷雨季節都會發生變壓器遭雷擊損壞現象，因此，也要加強集電線路設備的防雷工作；三是變壓器制造工藝問題，變壓器本體內部繞組連接部位出現連接不可靠，在負荷較大時出現出現放電現象，導致變壓器油樣指標超標，最終導致變壓器燒損。（2）跌落開關故障。一是普通跌落開關經常出現上、下口燒損現象；二是隨著投運時間的增長，跌落體絕緣老化，導致跌落體擊穿。（3）集電線路電纜頭放電、擊穿。一是設備運行時間較長，電纜頭出現老化現象，密封處發生密封不良，雨雪天氣下進水受潮，導致電纜頭絕緣擊穿；二是在電纜頭制作安裝過程中沒有嚴格按照制作工藝進行制作，電纜頭運行后導致電纜頭發生絕緣擊穿現象。（4）鳥害事故的發生。在秋冬季節交替時，鳥類經常在集電線路、變臺設備處聚集，在起飛、降落時，很容易引起短路事故，造成集電線路跳閘。（5）線路金具螺栓松動、金具脫落缺陷的發生。集電線路塔材、金具經歷了大風期后，很容易發生緊固螺栓、銷釘松動脫落現象，如不能及時發現、消除，極易引起金具脫落，造成線路跳閘、倒塔事故的發生。（6）線路設備遭雷擊的發生。大部分風電場均處于高海拔地區，雷暴、大風強對流天氣較多，集電線路設備在雷雨季節時有遭雷擊現象的發生，特別是10KV集電線路設備，沒有安裝架空防雷線，因此，遭雷擊現象較為明顯。（7）光纜斷線、導線燒損缺陷的發生。（8）引流線脫落、斷裂現象的發生。

2 設備隱患排查方法

（1）定期開展集電線路設備的隱患排查。為了確保集電線路設備在大風季節的穩定運行，風電公司每年至少開展一次集中隱患排查專項治理工作，從線路的桿塔基礎、金具連接情況、引線端子接引松緊度、導線馳度、絕緣子外觀、接地防雷設施等方面進行全面隱患排查，根據排查結果組織人力進行逐基蹬塔消缺。

（2）每月對集電線路設備進行一次常規巡檢。為了保證及時發現設備的隱患缺陷，要定期對集電線路設備進行巡檢，一般情況下每月要對集電線路設備進行巡檢。

（3）定期開展特殊天氣下的巡檢。一是大風、雷雨天氣過后，認真對集電線路設備進行巡檢，檢查線路是否由于由于超風速、線路落雷導致設備缺陷的發生；二是集電線路帶上負荷后，在天氣條件允許的情況下開展集電線路設備夜巡工作，重點檢查集電線路引線接頭有無由于接觸不良的過熱、放電現象，防止集電線路引線接頭由于接觸不良造成斷線故障的發生。

（4）充分利用風電場保護監控系統及故障錄波器的數據，對設備故障點進行查找。風電場集電線路故障跳閘后，要充分利用監控系統和故障錄波器等裝置的數據，根據保護動作類型及動作值并結合跳閘時的天氣情況，綜合分析后，對故障類型有了一個初步判斷，開展有針對性的故障點巡查工作，提高設備故障點查找的效率。

3 防范治理措施

（1）嚴把工程質量施工和驗收關。在做好外漏設備施工質量把關的同時，還需做好線路桿塔基礎施工、接地防雷設備施工質量的把關，有效地防止倒塔、設備遭雷擊故障的發生；在集電線路設備整體驗收時，將線路設備存在的隱患要徹底消除。（2）定期開展集電線路設備的巡檢及集中隱患排查。（3）對存在安全隱患的設備進行技術改造。（4）根據設備存在的安全隱患，定期對集電線路設備進行全面治理消缺。（5）加強設備檢修維護人的技術培訓，提高維護人員的技術水平，保證巡檢及消缺質量。

本文通過對風電場集電線路設備從設備選型、安裝、投產運行后的設備維護治理等方面對集電線路設備存在的安全隱患、防范措施進行論述，旨在提高風電場集電線路設備的檢修維護水平，保證風電場生產、經營指標的順利完成。