風電場35KV集電線路常見故障與預防

馬保峰

摘要：隨著新能源場站建設的快速發展，35KV集電線路成為國內風電場站普遍應用的配電方案，線路的可靠穩定運行對場站的發電量和效益存在直接影響。如何提升風電場35KV集電線路的運行可靠性至關重要。本文對風電場35KV集成線路的常見故障進行分析，并提出了相關的預防辦法，希望對我國風電場35KV集電線路常見故障的預防起到幫助。

關鍵詞：35KV? 風電場? 集電線路 故障預防

引言：我國風電場風機出口一般為690V電壓，通過風機箱變升壓至35KV匯合至集電線路，考慮到基建成本，集電線路一般使用35KV架空線路，由于風電場多建于山區野外，架空集電線路面臨鳥害、蛇害、雷擊等故障較多，導致集電線路跳閘，繼而導致該條線路全部風機停運，影響風場發電量，造成經濟損失，下文對風電場35KV集電線路常見故障進行分析并提出相應的預防措施，提高集電線路可靠性。

1.風電場35KV集電線路常見故障

1.1集電線路特點

1.1.1集電線路是將所有風機所發的電匯集至升壓站，經升壓站主變升壓站至110KV或220KV送至電網，也有直接通過35KV線路送至電網的。

1.1.2集電線路是從風機箱變高壓側經電纜接入集電線桿塔的，在箱變接入的桿塔橫擔上一般安裝有35KV跌落式熔斷器、避雷器和上塔引線。該橫擔突出桿塔，鳥類容易在此降落。

1.1.3 集電線路的布置方案是根據風機的具體布置設計的，因此集電線路的轉角多，耐張段長度短，分支線路多，這也是其顯著特點。

1.2 集電線路常見故障

1.2.1 雷擊故障

為了使風機處于更好的風資源區域，風機往往都會選擇地勢較高的位置，而這些海拔較高的位置都伴隨著更高的雷擊風險，據統計，因雷擊線路造成的跳閘事故占電網總事故的60%以上。對于輸電線路所擁有的防雷電能力，在實際工程中往往使用輸電線路的耐雷水平以及在遭受雷擊時的跳閘率作為衡量指標。在雷雨或臺風季節，或者雷暴頻繁的區域，較小的雷擊一般通過線路與箱變高壓側安裝的避雷器予以泄放，對于嚴重的雷擊或者靠近導線的球形雷等會直接因雷電造成相間短路，或者擊穿絕緣子導致相對地短路，嚴重時會使絕緣子炸裂，導線脫落導致接地故障。

1.2.2接地、短路故障

在風電場35KV集電線路中，由于高海拔地區風速較大，在大風天氣會出現因導線風偏過大與樹木放電引起的接地故障，也會發生因桿塔引線過長在大風天氣擺動與桿塔絕緣距離不足導致的單相接地故障。線路施工質量不高，加之雷雨大風天氣是造成接地故障的主要原因。

1.2.3直流控制兩點接地故障

直流兩點接地故障，是指直流系統中出現一點接地后有另一點發生接地時會產生短路現象，導致信號裝置和斷路器誤操作，引發集電線路故障。

1.2.4鳥害引發故障

鳥常會在絕緣子的橫擔棲息，因為鳥糞導致形成閃絡，這種閃絡是絕緣子表面爬電和空氣放電的混合閃絡。同時鳥類在終端塔等地方棲息或起落時會因鳥類翅膀等舞動導致相間短路或者接地故障。此類故障多見于加裝橫擔的終端塔。鳥類在桿塔橫擔上搭窩還容易引發蛇類上塔事故，因為鳥窩中的鳥蛋和幼鳥對蛇類有較強的吸引，蛇類上塔后很容易導致相間短路或接地故障。

1.2.5設計施工維護中存在的故障

風電場35KV集成線路中，部分線路距離較小，在施工中導線的弧垂不進行校核會造成同一檔距的導線弧垂存在偏差，在惡略天氣使會造成故障。在實際工作中，維護人員巡檢不到位引發故障，線路中的螺母松動、脫落，開口銷缺失，會讓線路中的機械損傷發展為斷線、掉線故障。

1.2.6 集電線路斷線、倒塔故障

國內曾發生因集電線線路路徑在設計時未考慮風向與線路夾角，導致線路運行中受大風長期舞動，導致桿塔部分桿件螺栓松動、部分螺絲脫落、塔材掉落、桿塔整體機械強度下降、最終發生導線斷股、桿塔倒塔惡性事故。

風電場集電線路因覆冰導致的倒塔斷線事故在國內也時有發生，這一方面由于設計時考慮氣象條件不足，線路覆冰厚度、最大風速等條件考慮計算與桿塔強度不匹配，在覆冰嚴重且面臨大風時線路側向受力超出設計強度發生倒塔事故。

2風電場35KV集電線路常見故障預防

2.1雷擊故障預防

雷擊故障一般發生在雷雨大風大風等極端惡略天氣造成的，在惡略天氣來臨之前做好預防工作，在雷雨高發的地區使用耐雷性能好的絕緣子，在日常工作中要求相關工作人員定期檢查接地網使接地阻值保持在合格狀態[2]。集電線路桿塔接地裝置，在高土壤電阻率地區時，應采用特殊接地方式，保證桿塔的接地電阻長期有效。在設計優化階段還應考慮采用雙避雷線的設計，降低直擊雷跳閘率。對于高雷暴地區，建議采用電纜方案，避免產生雷擊事件。由于電纜為全絕緣體，在地中直埋，電纜上部鋪設避雷扁鋼，可以有效的解決直擊雷和感應雷，并且在電纜頭兩端均設置避雷器，對電纜進行保護。

2.2直流兩點接地故障預防

直流兩點接地故障會先后發生兩個接地故障，發生的幾率比較小，預防此類故障的發生，在工作中嚴格執行相關生產規定，在新設備接入電力系統之前，要保證保護裝置和二次回路絕緣裝置符合標準，避免設備接入后發生直流兩點接地故障，發生直流兩點接地故障后應該立即停止二次回路上的工作，查明原因確認與本工作無關后再恢復工作[3]。

2.3鳥害引發故障預防

由于鳥害引發的閃絡，可以在絕緣子上發的橫擔上安裝防鳥刺和驅鳥器。針對桿塔上的鳥窩要及時清理，避免引誘蛇類。另外一種方法就是對終端塔跌落保險上下的導線采用絕緣化處理，加裝絕緣膠套，采用絕緣導線等方式。

2.4設計施工維護中存在的故障預防

在設計時要根據實地情況具體分析設計合理的施工方法，在施工過程中嚴格按照設計圖紙進行，對風電場35KV集電線路導線弧垂度進行嚴格的校驗，發現有偏差時應該立即進行更正，這樣可以避免因導線弧度偏差造成故障。同時工程各階段要做好驗收和監理工作，針對驗收缺陷逐一閉環消缺。

維護過程中首先制定合理的維護管理方案，切實的提高巡檢質量，保證定期的對配電線路檢查，嚴格獎懲制度。針對雨季、汛期等特殊時段要重點對桿塔的基礎等部位加強巡視，避免發生基礎損壞導致的倒塔事件。

2.5集電線路斷線、倒塔故障預防

集電線線路路徑在設計應認真考慮風向與線路夾角，針對歷史氣象條件做好數據收集，尤其要考慮山區氣象條件的局部特殊性，在風口、山口等局部會出現覆冰、風速嚴重超出區域平均的情況，要針對可能的最大線路覆冰厚度、最大風速等條件要統籌計算，保證桿塔塔形和強度匹配，避免覆冰受力超出設計強度發生倒塔事故。

在日常線路巡視維護和年檢中要加強對線路舞動的監視，加強桿塔螺栓、導線接頭等檢查，發現螺栓松動、導線松股等情況及時查明原因，避免事故擴大。

結論：綜上所述，導致風電場35KV集電線路故障問題出現的原因眾多，其中對集電線路影響較大的雷擊故障與國家相關設計規范尚沒有適應目前新能源場站35KV集電線路高可靠性要求的標準有關，采用單支避雷線的設計容易導致線路直擊雷跳閘，筆者呼吁行業要盡快建立適應目前新能源風電場集電線路的設計規范，提高集電線路設計標準。同時要加強線路施工質量，加強金具絕緣子的使用驗收，加強日常巡線和管理維護工作，加強線路接地電阻測試等技術監督工作，從設計和施工階段提升35KV集電線路運行可靠性，提高風場的經濟效益。

參考文獻：

[1]吳益航.風電場35kV集電線路雷擊原因分析及優化措施[J].現代商貿工業，2019，40（02）：188.

[2]王則會.關于風電場35kV母線PT柜綜合接地保護裝置優化探討[J].科技創新與應用，2018（28）：134-135.

[3]張家偉.風電場35kV集電線路避雷器防雷效果及運行研究[J].科技創新與應用，2020（27）：56-57.

[4]趙靜波 劉愛明.淺析風電場集電線路設計安全和優化 [J].風能產業，2014（12）：68-69.