風(fēng)電場(chǎng)集電線路典型故障原因分析及處理措施研究

焦學(xué)林

摘 要：針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)集電線路典型故障，文章分析了故障原因，提出了處理措施，為風(fēng)電場(chǎng)集電線路管理提供了參考。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電場(chǎng);集電線路;典型故障;原因分析;處理措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.23.139

0 引言

根據(jù)中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)發(fā)布的《中國(guó)電力行業(yè)年度發(fā)展報(bào)告2019》，截至2018年底，我國(guó)并網(wǎng)風(fēng)電18427萬(wàn)千瓦，達(dá)到新規(guī)模。但是，近年來(lái)風(fēng)電場(chǎng)集電線路故障多發(fā)，某一線路故障將導(dǎo)致所接風(fēng)機(jī)全部脫網(wǎng)，造成較大電量損失。

1 風(fēng)電場(chǎng)集電線路特點(diǎn)

風(fēng)電場(chǎng)集電線路接線一般為架空線、電纜或者電纜+架空線混合方式，通常為混合方式，電壓等級(jí)通常為35kV。

2 典型故障原因分析

據(jù)統(tǒng)計(jì)，某公司所屬風(fēng)電場(chǎng)集電線路某年故障達(dá)到108次。按故障類(lèi)型[1]統(tǒng)計(jì)，主要集中在接地（41%）、相間短路（17%）、雷擊（29%）、跌落開(kāi)關(guān)故障（8%），以及污閃、倒塌等類(lèi)型。按照故障屬性統(tǒng)計(jì)，屬于自然原因（雷擊、大風(fēng)、覆冰、鳥(niǎo)害）為57%，屬于非自然原因（接觸不良、絕緣下降、斷線、脫落、外力破壞）為43%。

（1）接地。風(fēng)電場(chǎng)35kV集電線路系統(tǒng)為小電流接地電力系統(tǒng)，接地是一種多發(fā)故障，多發(fā)生在濕潤(rùn)、雨雪、大風(fēng)等天氣。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)主要原因：導(dǎo)線或引流線斷線、脫落或搭接在塔架橫擔(dān)上;電纜、電纜頭絕緣擊穿;避雷器、絕緣子絕緣擊穿;樹(shù)木、鳥(niǎo)窩等搭接;線路遭外力破壞致導(dǎo)線落地。

（2）相間短路。部分線路相間距離較小，在惡劣天氣下，線路舞動(dòng)極易造成相間短路;大風(fēng)天氣樹(shù)枝斷裂或刮起物品，橫搭在線路間造成相間短路;鳥(niǎo)類(lèi)搭窩棲息，叼起金屬物搭在線路之間引起相間短路。

（3）雷擊。雷擊有三種形式：1）雷直擊導(dǎo)線，無(wú)避雷線最容易發(fā)生，或即使有避雷線，雷電仍有可能繞過(guò)避雷線的保護(hù)范圍而雷擊導(dǎo)線（繞擊）;2）雷擊桿塔或避雷線 ，強(qiáng)大的雷電流通過(guò)桿塔的接地電阻，使桿塔和避雷線的電位瞬間上升，桿塔與導(dǎo)線的電位差超出線路絕緣子閃絡(luò)電壓時(shí)，絕緣子產(chǎn)生閃絡(luò)，導(dǎo)線上出現(xiàn)很高的電壓（反擊）;3） 雷擊導(dǎo)線水平間距65m以外的大地，由于空間電磁場(chǎng)的急劇變化，在導(dǎo)線上感應(yīng)出的過(guò)電壓（感應(yīng)雷過(guò)電壓）。

（4）跌落開(kāi)關(guān)故障。跌落開(kāi)關(guān)觸頭接觸地方若尺寸匹配不符合，大風(fēng)天氣容易松動(dòng)脫落甚至燒壞，此時(shí)熔絲管被風(fēng)吹時(shí)極易擺到桿塔或者其它相的熔絲管引起放電導(dǎo)致跳閘;熔絲附件太粗，保險(xiǎn)管孔太細(xì)，即使熔絲熔斷，熔絲部件也不易從管中脫出使管子不能迅速跌落，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成線路跳閘;由于下觸頭彈片的彈力小，熔斷器在運(yùn)行一段時(shí)間后，下動(dòng)觸頭兩個(gè)腳被電流燒傷，導(dǎo)致接觸不良，在大風(fēng)時(shí)跌落件非正常跌落。

（5）污閃。霧霾、沙塵暴等惡劣天氣，溫度、濕度、風(fēng)向等氣象因素是形成污閃的條件。雨霧結(jié)的浮冰、空氣中飄浮的微塵等，在溫度和濕度的共同影響下，堆積于絕緣子表面形成污穢。隨著線路長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，絕緣子的污穢程度逐漸增加，就會(huì)導(dǎo)致絕緣程度下降，大大增大線路閃絡(luò)跳閘的幾率。

3 預(yù)防維護(hù)處理措施

（1）設(shè)計(jì)階段。氣象校核方面，對(duì)雷擊多發(fā)區(qū)域進(jìn)行氣象校核。防雷設(shè)計(jì)方面，考慮多雷區(qū)風(fēng)電場(chǎng)架空集電線路全線架設(shè)避雷線;考慮單回路上避雷線對(duì)邊導(dǎo)線的保護(hù)角控制在20°以?xún)?nèi)，減小保護(hù)角能有效減少雷擊導(dǎo)線次數(shù);考慮多雷區(qū)新建風(fēng)電場(chǎng)，增加絕緣子數(shù)量，并采用雙聯(lián)式。設(shè)備選型方面，選用防風(fēng)式跌落開(kāi)關(guān)，避免大風(fēng)引起故障;選用防污型絕緣子，避免污閃發(fā)生;選用線路型金屬氧化物避雷器，提高防雷等級(jí)。

（2）工程階段。架空線路，嚴(yán)格按照GB 50713、GB 50169等規(guī)范施工;保證地線安裝工藝正確;嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的導(dǎo)地線弧垂放線，保證導(dǎo)地線弧垂的防雷配合;桿塔接地電阻應(yīng)滿(mǎn)足規(guī)程的要求;保證跌落開(kāi)關(guān)引下線、電纜線夾安裝工藝，需緊固地方使用雙螺母;安裝后按照GB 50150試驗(yàn)，工程質(zhì)量評(píng)定合格、電氣設(shè)備試驗(yàn)合格后才能工程移交。

電纜線路，選用良好運(yùn)行業(yè)績(jī)的電纜制造商;電纜接收、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)符合規(guī)范要求，到場(chǎng)電纜做好試驗(yàn)，結(jié)果需與設(shè)計(jì)、合同規(guī)定的性能指標(biāo)一致;嚴(yán)格按照GB 50168等規(guī)范施工，電纜最小彎曲半徑、電纜最大牽引強(qiáng)度、機(jī)械敷設(shè)電纜速度等應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范GB 50168執(zhí)行，嚴(yán)禁野蠻施工;電纜頭的制作應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范GB 12706.3執(zhí)行，制作工藝符合要求;施工期間應(yīng)做好電纜和電纜附件的防潮、防塵、防外力損傷措施;安裝現(xiàn)場(chǎng)的溫度、濕度和清潔度應(yīng)符合要求，嚴(yán)禁在雨、霧、風(fēng)沙等環(huán)境中安裝;安裝完成后應(yīng)做好試驗(yàn)，全部驗(yàn)收合格后才能投運(yùn)。

（3）運(yùn)維階段。線路巡視方面，及早發(fā)現(xiàn)處理鳥(niǎo)窩、樹(shù)木等影響安全運(yùn)行的障礙物;定期夜巡夜查，利用晚上巡視人對(duì)火花特別敏感的特點(diǎn)，有針對(duì)的檢查導(dǎo)線連接點(diǎn)，觀察有無(wú)發(fā)熱、發(fā)光、放電現(xiàn)象。線路維護(hù)方面，定期檢查電氣連接，緊固連接件螺母;定期登桿檢查，清掃絕緣子表面的污穢，發(fā)現(xiàn)有放電、擊穿的絕緣子及時(shí)更換;在干旱季節(jié)，應(yīng)對(duì)每基桿塔（不連地線）的工頻接地電阻開(kāi)展測(cè)試，接地電阻值需符合規(guī)范要求。

設(shè)計(jì)校核方面，對(duì)導(dǎo)、地線的弧垂進(jìn)行校核，發(fā)現(xiàn)誤差超標(biāo)的及時(shí)調(diào)整;對(duì)集電線路配置的保護(hù)進(jìn)行校核，避免越級(jí)跳閘;校核避雷器的配置是否滿(mǎn)足規(guī)范要求;適當(dāng)延長(zhǎng)架空線路零序電流保護(hù)時(shí)限，躲過(guò)瞬時(shí)故障（如雷擊）。跌落開(kāi)關(guān)維護(hù)方面，檢查跌落開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)動(dòng)部位是否靈活，零部件是否損壞、銹蝕;對(duì)新安裝的跌落開(kāi)關(guān)，按規(guī)范驗(yàn)收，并保證熔管安裝角度達(dá)到25°左右;熔體熔斷后應(yīng)更換新的同規(guī)格熔體。預(yù)防性試驗(yàn)方面，按照DLT 596規(guī)程要求定期開(kāi)展相關(guān)預(yù)防性試驗(yàn)。防止鳥(niǎo)害方面，安裝防鳥(niǎo)裝置，如防鳥(niǎo)擋板、防鳥(niǎo)刺、懸垂串第一片絕緣子采用大盤(pán)徑絕緣子等。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上，通過(guò)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)集電線路典型故障原因進(jìn)行分析，提出了設(shè)計(jì)、工程及運(yùn)維階段的預(yù)防維護(hù)處理措施，為風(fēng)電場(chǎng)集電線路管理提供了參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]李占儒.風(fēng)電場(chǎng)35kV集電線路跳閘原因分析[J].風(fēng)能，2011（12）：60-62.