李清升

摘 要：風電場集電線路是風電場電氣設備的重要組成部分，風電場集電線路的安全穩(wěn)定運行關系到風電場的風機可利用率、發(fā)電量，直接影響到公司的利潤。風電場集電線路設備會隨著投運時間的增長，設備的隱患越來越多，本文著重討論集電線路設備存在的常見隱患、排查方法及防范措施。

關鍵詞：集電線路設備；安全隱患；排查方法；防范治理措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.23.125

0 引言

大唐新能源赤峰公司目前已投產(chǎn)風電場10座，總裝機容量達110萬kW，是中國大唐集團新能源股份有限公司旗下最大的風電公司，風電場集電線路總長度達576km，分為10kV和35kV兩個電壓等級，最早投運的風電場設備運行已達10年之久。隨著設備投運時間的增長，以及風電場地理自然環(huán)境的惡劣，給設備的安全穩(wěn)定運行帶來嚴峻考驗，為了保證集電線路穩(wěn)定運行，必須做好集電線路設備隱患排查，針對存在的隱患采取相應的防范措施，對設備隱患進行治理。

1 集電線路設備存在的安全隱患

（1）工程施工存在的安全隱患。工程施工質(zhì)量是風電場集電線路投產(chǎn)后的能否安全穩(wěn)定運行的關鍵點之一，由于風電場在建設期間受地理環(huán)境、工程施工工期、施工單位的專業(yè)水平等多種因素影響，集電線路安裝完成后存在著諸多隱患，主要有以下幾類：

工程安裝施工過程中的諸多隱患的存在，集電線路投運后，極易引起集電線路設備跳閘，威脅安全生產(chǎn)，甚至會引起集電線路倒塔、斷線事故的發(fā)生。

（2）風電場建設設計及設備選型存在問題給風電場投產(chǎn)后帶來的隱患。風電場建設初期，設計單位不能充分考慮到風電場所在地理位置的環(huán)境及氣候特點，在設備選型方面考慮不充分，導致設備隱患的存在，表現(xiàn)在以下幾方面：1）線路桿塔的抗風能力方面：一般的設計單位在集電線路設計時設計風速為30米/秒，風電場的集電線路由于受地形、地勢的影響，在極端天氣條件下風速達40米以上，因此，在特殊天氣條件下會有集電線路倒塔事故的發(fā)生。2）風機變壓器選型方面： 變壓器的型式多樣、產(chǎn)自不同廠家，具體分為箱式變壓器、全密封型變壓器、普通油枕式變壓器、膠囊或波紋管式油枕變壓器，通過設備多年運行數(shù)據(jù)的積累，對變壓器的技術監(jiān)控數(shù)據(jù)和故障情況進行統(tǒng)計（此表統(tǒng)計不包括變壓器內(nèi)部繞組燒損），各類型變壓器的常見故障及綜合評定詳見表1。

因此，變壓器的選型也至關重要，在選型時最好選用膠囊或波紋管式油枕變壓器。

（3）跌落開關的選型。由于北方的風電場所處地理位置經(jīng)常出現(xiàn)高風速的極端天氣，因此，跌落開關選型直接關系到集電線路投產(chǎn)后的安全穩(wěn)定運行，在工程建設期，為了降低工程造價，跌落開關的選型一般選用普通式跌落開關，普通式跌落開關投運后不能適應風電場的高風速天氣，在高風速情況經(jīng)常發(fā)生跌落體被風吹落的現(xiàn)象。同時，運行一段時間后，還經(jīng)常出現(xiàn)跌落開關的上下口燒損的現(xiàn)象，所以，在跌落開關選型時應選用適用于風電場特殊環(huán)境下的防風式跌落開關。普通式跌落開關上下口燒損及跌落體擊穿故障現(xiàn)象如下圖所示（圖7為跌落開關下口與跌落桿連接導電部位燒損；圖8為跌落體放電，絕緣擊穿）。

（4）設備投運后，隨著投運時間的增長，設備存在的安全隱患逐步顯現(xiàn)。我國北方的風電場地理位置一般處于高海拔地區(qū)，一年四季晝夜溫差較大，設備運行環(huán)境惡劣，隨著設備投運時間的增長，設備老化現(xiàn)象嚴重，導致設備故障頻發(fā)，集電線路設備故障主要有以下幾方面：（1）風機變壓器故障。一是變壓器本體各附件與變壓器箱體的連接部位密封腳墊老化，常出現(xiàn)滲漏油現(xiàn)象，如果巡檢不及時，極易發(fā)生由于變壓器缺油運行導致變壓器燒損；二是在每年的雷雨季節(jié)都會發(fā)生變壓器遭雷擊損壞現(xiàn)象，因此，也要加強集電線路設備的防雷工作；三是變壓器制造工藝問題，變壓器本體內(nèi)部繞組連接部位出現(xiàn)連接不可靠，在負荷較大時出現(xiàn)出現(xiàn)放電現(xiàn)象，導致變壓器油樣指標超標，最終導致變壓器燒損。（2）跌落開關故障。一是普通跌落開關經(jīng)常出現(xiàn)上、下口燒損現(xiàn)象；二是隨著投運時間的增長，跌落體絕緣老化，導致跌落體擊穿。（3）集電線路電纜頭放電、擊穿。一是設備運行時間較長，電纜頭出現(xiàn)老化現(xiàn)象，密封處發(fā)生密封不良，雨雪天氣下進水受潮，導致電纜頭絕緣擊穿；二是在電纜頭制作安裝過程中沒有嚴格按照制作工藝進行制作，電纜頭運行后導致電纜頭發(fā)生絕緣擊穿現(xiàn)象。（4）鳥害事故的發(fā)生。在秋冬季節(jié)交替時，鳥類經(jīng)常在集電線路、變臺設備處聚集，在起飛、降落時，很容易引起短路事故，造成集電線路跳閘。（5）線路金具螺栓松動、金具脫落缺陷的發(fā)生。集電線路塔材、金具經(jīng)歷了大風期后，很容易發(fā)生緊固螺栓、銷釘松動脫落現(xiàn)象，如不能及時發(fā)現(xiàn)、消除，極易引起金具脫落，造成線路跳閘、倒塔事故的發(fā)生。（6）線路設備遭雷擊的發(fā)生。大部分風電場均處于高海拔地區(qū)，雷暴、大風強對流天氣較多，集電線路設備在雷雨季節(jié)時有遭雷擊現(xiàn)象的發(fā)生，特別是10KV集電線路設備，沒有安裝架空防雷線，因此，遭雷擊現(xiàn)象較為明顯。（7）光纜斷線、導線燒損缺陷的發(fā)生。（8）引流線脫落、斷裂現(xiàn)象的發(fā)生。

2 設備隱患排查方法

（1）定期開展集電線路設備的隱患排查。為了確保集電線路設備在大風季節(jié)的穩(wěn)定運行，風電公司每年至少開展一次集中隱患排查專項治理工作，從線路的桿塔基礎、金具連接情況、引線端子接引松緊度、導線馳度、絕緣子外觀、接地防雷設施等方面進行全面隱患排查，根據(jù)排查結果組織人力進行逐基蹬塔消缺。

（2）每月對集電線路設備進行一次常規(guī)巡檢。為了保證及時發(fā)現(xiàn)設備的隱患缺陷，要定期對集電線路設備進行巡檢，一般情況下每月要對集電線路設備進行巡檢。

（3）定期開展特殊天氣下的巡檢。一是大風、雷雨天氣過后，認真對集電線路設備進行巡檢，檢查線路是否由于由于超風速、線路落雷導致設備缺陷的發(fā)生；二是集電線路帶上負荷后，在天氣條件允許的情況下開展集電線路設備夜巡工作，重點檢查集電線路引線接頭有無由于接觸不良的過熱、放電現(xiàn)象，防止集電線路引線接頭由于接觸不良造成斷線故障的發(fā)生。

（4）充分利用風電場保護監(jiān)控系統(tǒng)及故障錄波器的數(shù)據(jù)，對設備故障點進行查找。風電場集電線路故障跳閘后，要充分利用監(jiān)控系統(tǒng)和故障錄波器等裝置的數(shù)據(jù)，根據(jù)保護動作類型及動作值并結合跳閘時的天氣情況，綜合分析后，對故障類型有了一個初步判斷，開展有針對性的故障點巡查工作，提高設備故障點查找的效率。

3 防范治理措施

（1）嚴把工程質(zhì)量施工和驗收關。在做好外漏設備施工質(zhì)量把關的同時，還需做好線路桿塔基礎施工、接地防雷設備施工質(zhì)量的把關，有效地防止倒塔、設備遭雷擊故障的發(fā)生；在集電線路設備整體驗收時，將線路設備存在的隱患要徹底消除。（2）定期開展集電線路設備的巡檢及集中隱患排查。（3）對存在安全隱患的設備進行技術改造。（4）根據(jù)設備存在的安全隱患，定期對集電線路設備進行全面治理消缺。（5）加強設備檢修維護人的技術培訓，提高維護人員的技術水平，保證巡檢及消缺質(zhì)量。

本文通過對風電場集電線路設備從設備選型、安裝、投產(chǎn)運行后的設備維護治理等方面對集電線路設備存在的安全隱患、防范措施進行論述，旨在提高風電場集電線路設備的檢修維護水平，保證風電場生產(chǎn)、經(jīng)營指標的順利完成。