风力发电场集电线路优化改造研究及应用

ＤＯＩ:１０.１９３９２/ｊ.ｃｎｋｉ.１６７１￣７３４１.２０１９３４１７１

科技风２０１９年１２月

风力发电场集电线路优化改造研究及应用

王炳艳

包头职业技术学院　内蒙古包头　０１４０３０

摘　要:发展风电等可再生能源ꎬ是我国乃至世界清洁低碳能源的发展方向ꎬ是近期国家大力扶持的重点发展项目ꎮ我国明确ꎬ最近两年ꎬ非化石能源占一次能源消费总量的比重要达到１５％左右ꎮ由此可见ꎬ风力发电的作用非同一般ꎮ而为了减少风力发电场线路出现问题次数及检修次数ꎬ提高风力发电效率ꎬ减少人力损失ꎬ要着重研究对风力发电场的集电线路优化改造问题ꎮ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ꎬ针对风力发电场中故障问题提出笔者自己的建议ꎮ

关键词:风电场ꎻ集电线路ꎻ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ꎬ必须要对集电线路进行优化改造ꎬ减少事故发生几率ꎬ以此降低维修、保养成本ꎬ提高发电、输电效率ꎮ

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ꎬ建设输电线路时ꎬ将电杆、杆塔、铁塔的科学排列混合架设ꎮ这种架空设置ꎬ虽然是大多风电场都会采用的普遍模式ꎬ优点突出ꎬ但是其弊端也是很大的ꎮ例如ꎬ架空输电线路长期暴露在复杂的自然环境中ꎬ经过一段时间后ꎬ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ꎬ许多线路都会产生裂纹、断裂等问题ꎬ甚至还会导致电杆、铁塔等发生倒塔事故ꎬ稳定性难以保障ꎬ且维修程序复杂ꎬ易造成严重的经济损失ꎮ

另外ꎬ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ꎮ在集电线路中ꎬ为了设置引流线ꎬ将高压熔断器的串联高压引流汇入到主线路之中ꎬ大多会用ＪＢ型并沟线夹来连接固定ꎮ但由于风力发电场风力较大ꎬ会大幅度的移动线路及连接处ꎬ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ꎬ严重情形甚至会导致导线被迫脱落ꎬ线路运行出现故障ꎬ自动启动跳闸系统ꎮ这种情形不仅会影响风电场发电与输电的效率ꎬ还极大的影响其他电气设备的正常运行ꎬ影响正常的发电、放电等程序的进行ꎮ

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ꎬ多位于山脊地带ꎬ天气情况恶劣ꎮ集电线路的优化面临许多问题ꎮ

首先ꎬ集电线路的安装、更换、运输等面临极大的问题ꎬ相关工作人员的施工难度极大ꎬ且建设成本过高ꎬ不利因素过多ꎮ对于线路架设完成后的正常维修、保养工作要求极高ꎬ风力发电场的地理位置不利ꎬ无法及时将线路运行中的故障及时排除并更换ꎬ后期的监督管理工作只能艰难的进行ꎬ工作效率十分低下ꎮ

其次ꎬ由于风电场地势高ꎬ受雷电、冰雪、鸟群等自然因素的影响ꎬ集电线路经常会出现断裂、偏向、掉落等问题ꎬ尤其是雷击ꎬ会影响整片线路的安全运行ꎮ造成直接、间接损失惨重ꎬ线路的安全性、稳定性得不到保障ꎮ

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ꎬ故要从此处着手进行改造ꎮ

风电场高海拔、地形起伏大的山脊地形ꎬ风力极大ꎬ相比于海拔低的地区或者平原地带ꎬ杆塔承受的风力更大ꎬ架空线路完全无法承受巨大的风力ꎬ经常会出现线杆断裂、倒塌的事故ꎮ承包企业应该深入研究上述问题ꎬ通过更换更为坚固的杆塔ꎬ例如３５Ｂ０８￣Ｊ４型铁塔ꎬ这种铁塔的稳定性强、耐力大且维修较为简便ꎬ不仅可以承受高海拔地带的恶劣环境ꎬ还利于后期的检查维修工作的开展ꎮ１８８

３.２改进引流接线方式

传统的引流接线多使用铝制绞线ꎬ这种线路的质量较轻且导电效果好ꎬ但是由于直径较大且较脆弱ꎬ在受到暴风雨天气影响时ꎬ磨损破坏程度严重ꎬ极易受到破坏ꎬ影响电力的正常输送ꎮ笔者认为ꎬ可以通过更换导线ꎬ采取材质坚硬的导线ꎬ防止磨损ꎬ另外可以装上线路防磨损装置ꎬ减轻恶劣环境对于线路的磨损或破坏ꎮ其次ꎬ还可改进引流导线的安装方式ꎬ可以更新安装固定的方法ꎬ例如安装线夹等ꎬ加强导线与螺栓的连接ꎬ使接线更为坚固耐用和稳定的性能ꎮ

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ꎬ减小保险管故障发生几率ꎬ从而有效减少线路跳闸情形的发生ꎮ可以采取双保险的安装模式ꎬ安装两个及以上的保险管ꎬ在一个发生故障时ꎬ另一个可自动控制开关系统ꎬ有效避免因保险管掉落而引起的跳闸停电情形的发生ꎮ还可通过安装复合的杆柱ꎬ对架空线路进行双重加固ꎬ有效提高集电线路的稳定性ꎮ

３.４科学管理ꎬ保障相关工作人员安全

结合上文所述ꎬ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ꎬ在线路建设过程中ꎬ工人安全受到威胁ꎬ发电设备极易出现故障ꎮ针对这些问题ꎬ企业要实行科学化的管理体制ꎬ一方面企业在优化线路工程开始前要做好准备工作ꎬ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ꎬ为后续线路优化改造工程的施工奠定坚实基础ꎻ另一方面企业应该要组织工人接受培训教育ꎬ引导工人施工时要严格遵守施工标准与安全规范ꎬ减少安全事故ꎮ

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ꎬ对施工人员的个人素质及技术强度要求极高ꎮ要对施工人员进行必要的行为规范ꎬ避免任何操作不当的现象ꎬ严格按照相关规章制度操作ꎬ既要保障线路设置的精确度ꎬ又要避免人力财力的浪费ꎬ精简人员ꎮ多管齐下ꎬ共同保证集电线路的安全稳定性ꎮ

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ꎬ对提高输电线路的安全系数与稳定性也十分重要ꎮ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ꎬ切实保障集电线路优化改造工程的正常建设与有效维护ꎮ有效降低安全事故发生几率ꎬ保障风电场向外输电系统的工作效率与稳定性ꎬ促进电力产业的发展与升级ꎮ

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ꎬ２０１５ꎬ１３(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ꎬ２０１１ꎬ１３(２):３５￣３７.