风力发电场集电线路优化改造研究及应用

来源:用户上传      作者:王炳艳

　　摘 要：发展风电等可再生能源，是我国乃至世界清洁低碳能源的发展方向，是近期国家大力扶持的重点发展项目。我国明确，最近两年，非化石能源占一次能源消费总量的比重要达到15%左右。由此可见，风力发电的作用非同一般。而为了减少风力发电场线路出现问题次数及检修次数，提高风力发电效率，减少人力损失，要着重研究对风力发电场的集电线路优化改造问题。本文首先阐述了风力发电场集电线路发展背景以及应用现状，针对风力发电场中故障问题提出笔者自己的建议。
　　关键词：风电场;集电线路;优化改造
　　 针对风力发电场中经常出现的架空线路、跳闸等问题，必须要对集电线路进行优化改造，减少事故发生几率，以此降低维修、保养成本，提高发电、输电效率。
　　1 集电线路应用状况分析
　　风力发电场大多使用架空输电线路，建设输电线路时，将电杆、杆塔、铁塔的科学排列混合架设。这种架空设置，虽然是大多风电场都会采用的普遍模式，优点突出，但是其弊端也是很大的。例如，架空输电线路长期暴露在复杂的自然环境中，经过一段时间后，因其受到暴风雨、冰雹、雨雪等恶劣天气以及复杂地形地貌的影响，许多线路都会产生裂纹、断裂等问题，甚至还会导致电杆、铁塔等发生倒塔事故，稳定性难以保障，且维修程序复杂，易造成严重的经济损失。
　　另外，集电线路中的导线的设置以及风机出线回路设计的问题十分复杂。在集电线路中，为了设置引流线，将高压熔断器的串联高压引流汇入到主线路之中，大多会用JB型并沟线夹来连接固定。但由于风力发电场风力较大，会大幅度的移动线路及连接处，使得JB型并沟线夹与导线之间一直处于摩擦碰撞的状态之中，严重情形甚至会导致导线被迫脱落，线路运行出现故障，自动启动跳闸系统。这种情形不仅会影响风电场发电与输电的效率，还极大的影响其他电气设备的正常运行，影响正常的发电、放电等程序的进行。
　　2 存在问题的分析
　　风力发电场大多处在人烟稀少、地势较高且风力较大的地方，多位于山脊地带，天气情况恶劣。集电线路的优化面临许多问题。
　　首先，集电线路的安装、更换、运输等面临极大的问题，相关工作人员的施工难度极大，且建设成本过高，不利因素过多。对于线路架设完成后的正常维修、保养工作要求极高，风力发电场的地理位置不利，无法及时将线路运行中的故障及时排除并更换，后期的监督管理工作只能艰难的进行，工作效率十分低下。
　　其次，由于风电场地势高，受雷电、冰雪、鸟群等自然因素的影响，集电线路经常会出现断裂、偏向、掉落等问题，尤其是雷击，会影响整片线路的安全运行。造成直接、间接损失惨重，线路的安全性、稳定性得不到保障。
　　3 应用方法
　　3.1 优化集成线路杆塔的结构
　　上文提到大多风电场都会采用架空线路的方式架设电线，故要从此处着手进行改造。
　　风电场高海拔、地形起伏大的山脊地形，风力极大，相比于海拔低的地区或者平原地带，杆塔承受的风力更大，架空线路完全无法承受巨大的风力，经常会出现线杆断裂、倒塌的事故。承包企业应该深入研究上述问题，通过更换更为坚固的杆塔，例如35B08-J4型铁塔，这种铁塔的稳定性强、耐力大且维修较为简便，不仅可以承受高海拔地带的恶劣环境，还利于后期的检查维修工作的开展。
　　3.2 改进引流接线方式
　　传统的引流接线多使用铝制绞线，这种线路的质量较轻且导电效果好，但是由于直径较大且较脆弱，在受到暴风雨天气影响时，磨损破坏程度严重，极易受到破坏，影响电力的正常输送。笔者认为，可以通过更换导线，采取材质坚硬的导线，防止磨损，另外可以装上线路防磨损装置，减轻恶劣环境对于线路的磨损或破坏。其次，还可改进引流导线的安装方式，可以更新安装固定的方法，例如安装线夹等，加强导线与螺栓的连接，使接线更为坚固耐用和稳定的性能。
　　3.3 优化出线元件
　　通过对高压熔断器与线路的并网出线的改造，减小保险管故障发生几率，从而有效减少线路跳闸情形的发生。可以采取双保险的安装模式，安装两个及以上的保险管，在一个发生故障时，另一個可自动控制开关系统，有效避免因保险管掉落而引起的跳闸停电情形的发生。还可通过安装复合的杆柱，对架空线路进行双重加固，有效提高集电线路的稳定性。
　　3.4 科学管理，保障相关工作人员安全
　　结合上文所述，风力发电场中集成线路建设中出现线杆倒塌、地形地貌复杂等问题，在线路建设过程中，工人安全受到威胁，发电设备极易出现故障。针对这些问题，企业要实行科学化的管理体制，一方面企业在优化线路工程开始前要做好准备工作，对建设地地形地貌、人口密集度、发电设备选择与检查、架设用杆塔的运输及安装地点等一系列问题展开严格的调查研究，为后续线路优化改造工程的施工奠定坚实基础;另一方面企业应该要组织工人接受培训教育，引导工人施工时要严格遵守施工标准与安全规范，减少安全事故。
　　3.5 严格遵循操作规范
　　对于风电场集线电路的改造升级问题，对施工人员的个人素质及技术强度要求极高。要对施工人员进行必要的行为规范，避免任何操作不当的现象，严格按照相关规章制度操作，既要保障线路设置的精确度，又要避免人力财力的浪费，精简人员。多管齐下，共同保证集电线路的安全稳定性。
　　4 结语
　　风力发电场集线电路建设对于电网的整体建设具有重要意义，对提高输电线路的安全系数与稳定性也十分重要。通过对集电线路杆塔结构的调整、风电机组引流线接线方式的变化、优化出线回路元件、严格遵守电网架设规范、提高企业的监管能力等方面入手，切实保障集电线路优化改造工程的正常建设与有效维护。有效降低安全事故发生几率，保障风电场向外输电系统的工作效率与稳定性，促进电力产业的发展与升级。
　　参考文献：
　　[1]于润权.风力发电场集电线路优化改造研究及应用[J].科技资讯，2015，13（25）：19-20.
　　[2]汤锦元.浙江东白山高山型风电场构建及效益[J].电力需求侧管理，2011，13（2）：35-37.
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