風電場集電線路地埋電纜常見故障分析與處理

朱平

摘要：隨著國家對能源的消耗不斷增大，促進風電的快速發展和擴大。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：風電場集電線路地埋電纜;故障;處理

引言

集電線路是風電場電能輸送的通道，目前集電線路電能輸送一般有兩種方式，一種是架空輸電線路，另一種是直埋集電電纜。架空輸電線路技術成熟，經濟性好，但易受天氣影響，如大風、覆冰和雷擊等，對空氣污穢、腐蝕等適應性差，易發生污閃導致集電線路跳閘，在風電場的應用中受諸多因素限制。直埋集電電纜因不受雷擊、覆冰、大風和大氣污穢等氣象條件影響，故障概率大大降低，且日常僅需要對電纜終端和接頭處進行維護，具有維護方便、施工簡單和施工周期短等優點，在沿海及山地風電場得到廣泛的應用。

1風電場電氣控制線路故障的解決程序

首先，仔細查看出現問題的設備，檢查內容包括風電場電氣維修工作所需的電氣工作原理圖、不同元件的位置圖，接線圖紙，以便于全面掌握儀表和設備的結構狀況。其次，向操作人員詢問設備的運行狀況，以便于了解其在以往的運行中是否出現故障以及故障的位置，便于技術人員再次進行故障的排查和處理。第三，針對設備的實際故障情況，分析產生的原因，與圖紙上的結構位置相比照，準確的確定故障的具體位置，以便于工作人員及時的開展維修工作。

2故障分析

集電線路電纜故障可概括為接地、短路、斷線三類，其故障類型主要有以下幾方面：三芯電纜一芯或兩芯接地;兩相芯線間短路;三相芯線完全短路;一相芯線斷線或多相斷線。當集電線路發生故障時，可通過檢查保護動作情況和風機、箱變運行情況初步判斷故障點（通過保護動作判斷故障）。當集電線路電纜發生故障，首先由相應的保護動作跳開集電線路進線斷路器，因此故障查找時應先根據保護動作記錄、故障時間內集電線路上是否有工作和操作等初步判斷故障情況。發生相間及三相短路故障，應由集電線路的過流保護或者速斷保護切除故障，速斷保護動作時，應注意檢查開關柜進線及升壓站附近電纜接頭處是否因短路灼燒的痕跡。發生單相接地故障，應先由集電線路零序保護切除故障，考慮到現場保護整定配合問題，有可能會引起接地變或主變零序保護動作，對于經消弧線圈接地的風電場，應查看選線裝置是否正確選線。此外，還需考慮單相故障發展為相間及三相故障的情況。通過風機及箱變運行情況判斷故障。注意查看風機監控系統是否在故障前后報故障，特別是風機變流器故障信號，可用來參考是否為風機及箱變故障。及時檢查箱變高壓側熔斷器是否熔斷，低壓側斷路器是否動作，非電量保護是否動作。若熔斷器熔斷或低壓側斷路器跳閘，可進一步拉開箱變高、低壓側開關對箱變進行檢查。風電場故障錄波裝置也是判斷集電線路故障的類別的重要手段，對照保護動作信息，能更準確、有效的進行故障分析。

3地埋電纜常見故障排查與處理

3.1故障現象

風電場集電線路地埋電纜一端連著箱變與風機，另一端與升壓站開關柜相連，而箱變高壓側電纜一般為一進一出，進線來自于上一臺箱變，出線去往下一臺箱變。所以，當集電線路出現故障時，對于主控室監控人員來說，主要直觀表現包括一臺或多臺風機、箱變通訊同時中斷或集電線路開關跳閘等，對于現場巡視人員來說，聽見電纜頭放電聲音或聞到電纜燒焦氣味也是故障的主要現象。當然，故障發生時，從后臺也能監控到電壓、電流異常波動，并觸發故障錄波。

3.2故障查找

當巡視過程中聽見電纜頭存在放電聲音或聞到電纜燒焦氣味，應立即通知主控室對該集電線路停電，進而處理。若出現一臺或多臺風機、箱變通訊中斷的情況，在排除風機、箱變本身故障后，應在停電后到現場察看，是否為通訊中斷的所有箱變中第一臺高壓側電纜頭爆裂所致。當出現集電線路開關跳閘時，由于一般集電線路較長，查找故障將較為繁雜。首先，應通過監控后臺及保護裝置報文確認保護動作情況，并結合故障錄波情況初步分析判斷故障類型與故障相別。接下來可通過絕緣搖表在線路一端測量各相的絕緣電阻具體確定故障類型和相別。當相對地或相間絕緣電阻低于100kΩ時，為低電阻接地或短路故障;當相對地或相間絕緣電阻低于正常值較多，但高于100kΩ時，為高電阻接地故障;當相對地或相間絕緣電阻均正常時，應進行導體連續性試驗，檢查是否為斷線故障。由于集電線路較長，可通過解開若干臺箱變高壓側電纜頭進行逐段檢查，以便縮小故障查找范圍，快速鎖定故障電纜段，最后通過電纜故障定位儀對故障點進行準備定位。

3.3故障處理

一般情況下，當電纜頭爆裂后，需切除故障部分，重新制作電纜頭。當電纜由于絕緣降低或擊穿致相對地或相間短路時，也需切除故障部分，并加裝電纜中間接頭，完成電纜續接，消除故障。而對于電纜頭放電，可根據現場實際情況采取加強絕緣、緊固電纜頭固定螺栓或其他有效的方式進行處理，電力電纜受潮后，一般使用大電流發生器進行加熱干燥處理，從而提高電纜的絕緣電阻。如果沒有大電流發生器，可以參考交流電焊機的工作原理，使用多臺交流電焊機，代替大電流發生器，對受潮電纜進行干燥處理，提高絕緣電阻。

4施工及運維中地埋電纜故障預防措施

4.1施工過程中預防措施

針對電纜常見故障類型，在施工過程中應從以下幾方面加強管控，最大限度降低電纜故障風險，同時當故障出現后便于維護：一是優化電纜鋪設路徑，防止重型車輛對運行中的電纜進行碾壓，減少跨道路和交叉鋪設;二是電纜溝開挖、回填、電纜放線和電纜頭制作應嚴格按規范和相關工藝施工;三是對于上、下坡電纜呈S型擺放，并加裝固定樁，防止電纜因回填土下沉或雨水沖刷而承受機械拉力;四是在電纜頭位置做好電纜預留，以便當故障電纜切除后可重新制作電纜頭，并根據需要設置電纜井對中間接頭進行保護;五是按照規范要求完成交接試驗，確保電纜各項電氣性能合格;六是做好電纜鎧裝及屏蔽層接地，在電纜兩端安裝避雷器，做好雷擊過電壓和工作過電壓防護;七是在按規范要求設置電纜標樁，防止地埋電纜遭到人為破壞。

4.2運維過程中預防措施

運維過程中，應加強電纜的日常巡視，重點關注負荷較大及高溫天氣下電纜運行情況，做好電纜頭紅外測溫工作，定期做好電纜預防性試驗，并對歷次試驗數據與交接試驗數據進行對比分析，判斷電纜的運行情況，以便及時發現故障隱患，將故障扼殺在萌芽狀態，確保地埋電纜安全穩定運行。

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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