段 杰

(大唐廣元風電開發(fā)有限公司，四川 成都 610000)

迅速發(fā)展的高海拔山區(qū)風電已趨成熟，施工進度、質(zhì)量要求等不斷升高，在加快工程建設(shè)進度的前提下，充分提高施工質(zhì)量、工藝標準，才能提升設(shè)備一次投產(chǎn)成功率。

1 風電項目

1)風力發(fā)電原理是利用風能轉(zhuǎn)化的機械能帶動葉輪旋轉(zhuǎn)，通過發(fā)電機形成電磁切割產(chǎn)生電能。高海拔山區(qū)風電工程項目主要由土建工程、發(fā)電機組及塔架安裝工程、線路工程和升壓站等組成。

2)風電場主要設(shè)備有風力發(fā)電機組、塔架、線路、箱式變電所、主變壓器、無功補償裝置、接地變壓器、站用變、GIS、開關(guān)柜、綜合自動化、直流系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、調(diào)度自動化等。

2 高海拔風電施工特殊性及難點

高海拔風電電氣安裝工程首先要考慮氣候、環(huán)境對設(shè)備物資管理、重要設(shè)備安裝的影響。高原地區(qū)面臨著氣候變化快，尤其是雨季施工，高山地區(qū)隨時面臨著突然降雨、降霧等惡劣天氣，對主變壓器、GIS等設(shè)備安裝及試驗影響較大。設(shè)備物資到貨后應(yīng)規(guī)范管理，采取必要的防雨、防塵，盡量保障設(shè)備在干燥的環(huán)境下保存，避免設(shè)備發(fā)生損壞，或安裝后試驗不合格，影響現(xiàn)場電氣施工工作正常開展。主變壓器、GIS設(shè)備安裝前應(yīng)采取防雨霧、防塵措施，室外安裝的設(shè)備，必要時可以采取臨時搭設(shè)雨棚、棚內(nèi)加熱除濕的方式進行。風電項目由于工期相對較短，電氣施工作為系統(tǒng)性工程，必須嚴格按照《電氣裝置安裝工程質(zhì)量檢驗及評定規(guī)程》開展，確保設(shè)備安裝合格率100%，帶電投產(chǎn)成功率100%。

3 風電發(fā)展現(xiàn)狀

當前，全球風電技術(shù)發(fā)展日新月異，新一代數(shù)字信息技術(shù)、新材料技術(shù)的應(yīng)用，引起新的風電行業(yè)，乃至新能源領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)變革。智慧風電場、智慧電網(wǎng)、智能變電站等已由設(shè)想逐步變?yōu)楝F(xiàn)實。風電產(chǎn)業(yè)日益成熟，建設(shè)進度得到較大提升，成本也逐步降低。隨著風電機組的單機容量逐步加大，由此衍生的葉輪直徑、機組和葉片重量、塔架高度也將隨之增加，巨大的葉片對變槳系統(tǒng)的驅(qū)動裝置提出了更高的要求，作用在塔架上的重力載荷和氣動載荷的交變性和時變性更加顯著。鑒于風電機組的極限載荷和疲勞載荷是影響風電機組及部件可靠性和壽命的主要因素，積極研究風電機組的最優(yōu)運行和控制規(guī)律，通過采用智能化控制技術(shù)，與整機設(shè)計技術(shù)結(jié)合，努力減小疲勞何在，避免風電機組運行在極限負荷[1]，是近年主要研究方向。如何進一步提升風電發(fā)電效率、降低發(fā)電成本、提高機組可靠性，仍然是風力發(fā)電技術(shù)發(fā)展面臨的巨大挑戰(zhàn)。同時，數(shù)字電網(wǎng)、虛擬電廠和儲能技術(shù)是比較熱門的領(lǐng)域，也將成為未來新能源行業(yè)研究攻堅的方向。

4 電氣一次安裝工程

1)主變壓器選型應(yīng)充分考慮設(shè)備安裝高程，取得制造商短路承受能力計算報告并通過復核，派駐專業(yè)設(shè)備監(jiān)理工程師駐廠監(jiān)造，對重點工藝、設(shè)備材質(zhì)、出廠試驗進行全程質(zhì)量監(jiān)督。主變壓器出廠運輸至升壓站現(xiàn)場時，遵循電力大件交付驗收程序，檢查變壓器氮氣壓力表數(shù)值，現(xiàn)場讀取三維沖撞記錄儀。變壓器低壓側(cè)至配電裝置不應(yīng)采用三相統(tǒng)包電纜，采用絕緣管母線連接的，支柱絕緣子不應(yīng)直接固定在散熱器上，母線支撐及固定卡環(huán)應(yīng)保證連接可靠，采取必要的減震措施，防止因設(shè)備運行中震動造成管母線絕緣層損壞，發(fā)生絕緣擊穿現(xiàn)象。主變壓器中性點放點間隙設(shè)計距離應(yīng)考慮設(shè)備安裝海拔，安裝后按設(shè)計圖紙對距離進行測量復核，中性點避雷器放電計數(shù)器應(yīng)進行直接接地。變壓器事故放油閥應(yīng)安裝在變壓器下部，放油口需朝下，在設(shè)計聯(lián)絡(luò)時應(yīng)向設(shè)備廠家提出明確要求，放油口彎頭使用的封板，應(yīng)采用脆性材料，便于設(shè)備火災(zāi)時操作人員及時、方便進行排油處理。主變壓器的端子箱內(nèi)應(yīng)設(shè)置電氣接地銅排和等電位銅排，等電位銅排應(yīng)固定于支柱絕緣子上。

2)無功補償裝置串聯(lián)電抗器接地線不應(yīng)構(gòu)成閉合回路，電抗器基礎(chǔ)內(nèi)部不得有閉合的鐵磁線圈或鋼筋。采用金屬材質(zhì)圍欄時，應(yīng)設(shè)置明顯隔離斷開段，可用樹脂絕緣板作為隔斷。直掛水冷式無功補償設(shè)備，投產(chǎn)前應(yīng)逐個檢查水冷管緊固螺栓，防止螺栓松動漏水，造成帶電后發(fā)生設(shè)備損壞事故。采用集裝箱式無功補償裝置設(shè)備，應(yīng)充分考慮箱體內(nèi)通風散熱，獨立的消防、視頻監(jiān)控接入站內(nèi)主機控制系統(tǒng)。擴建工程的無功補償裝置能夠通過主/從、互鎖等邏輯控制及算法實現(xiàn)兩臺或多臺設(shè)備的可靠并列運行；并且能夠與風電場AVC裝置/調(diào)度系統(tǒng)、升壓站計算機監(jiān)控系統(tǒng)等可靠聯(lián)網(wǎng)，以滿足當?shù)仉娋W(wǎng)和升壓站對無功功率聯(lián)調(diào)控制的要求。

3)GIS設(shè)備安裝必須按規(guī)范進行，環(huán)境、天氣不滿足的情況下不能進行設(shè)備開箱安裝。設(shè)備安裝前應(yīng)對基礎(chǔ)槽鋼進行水平度測量，偏差符合設(shè)計要求。按設(shè)備布置圖，畫出基礎(chǔ)中心線，作為設(shè)備安裝就位依據(jù)。擴建工程項目，應(yīng)充分考慮與前期設(shè)備對接問題，測量接口絕對坐標和相對坐標，誤差控制在設(shè)備安裝允許偏差內(nèi)。設(shè)備抽真空應(yīng)采用出口帶有電磁閥的真空處理設(shè)備，嚴禁使用帶水銀的麥氏真空計檢測設(shè)備壓力。在進行分合閘動作試驗時，檢查操作箱內(nèi)部配線與傳動機構(gòu)距離，防止機構(gòu)動作時，壓斷、損傷內(nèi)部二次電纜，造成直流系統(tǒng)接地故障。GIS伸縮節(jié)處跨接接地銅排應(yīng)采用柔性跨接方式，設(shè)備上有電纜槽盒的，每段均需要采用多股銅芯線進行跨接。

4)金屬封閉式開關(guān)柜基礎(chǔ)槽鋼水平度應(yīng)控制在2 mm以內(nèi)，高原型充氣式開關(guān)柜設(shè)備出廠運輸至現(xiàn)場安裝后進行充氣至額定壓力，運輸過程中應(yīng)注入運輸氣體，設(shè)備耐壓試驗前，檢查SF6氣體在額定壓力。開關(guān)室布置接地變、站用變時，不應(yīng)緊靠開關(guān)柜。開關(guān)柜連接螺栓應(yīng)全部安裝并緊固到位，防止設(shè)備運行中產(chǎn)生異常震動，造成連接絕緣管母線產(chǎn)生共振。開關(guān)室應(yīng)設(shè)置可靠的通風裝置，并安裝SF6氣體泄漏環(huán)境監(jiān)控報警系統(tǒng)，具備檢測空氣中SF6、氧氣含量和溫濕度等，當SF6氣體含量超標或缺氧時，自動啟動風機排風功能，能定時和強制排風等。

5)35 kV直埋電纜施工應(yīng)做好防護，不應(yīng)使用碎石塊回填覆蓋，通常采用鋪沙蓋磚方式覆蓋后進行回填，跨路部分應(yīng)進行保護。敷設(shè)在電纜溝上的電纜，應(yīng)按電壓等級、用途進行分層敷設(shè)，按規(guī)范和設(shè)計設(shè)置防火隔離段，刷防火涂料。余纜較長時，敷設(shè)可采用“S”形布置，不應(yīng)成環(huán)形布置，防止運行中電纜異常發(fā)熱。敷設(shè)馳度按電纜全長預留2.5%計算，電纜終端頭、中間接頭盒、進出線等檢修裕量按1.5 m計算。統(tǒng)包型電纜金屬屏蔽層、金屬護層應(yīng)兩端直接接地。安裝電纜中間接頭的接頭井，應(yīng)有良好的排水功能，電纜安裝在井內(nèi)支架上。

6)箱變安裝后需按規(guī)范開展交接試驗，設(shè)備調(diào)試前需根據(jù)線路參數(shù)、出廠技術(shù)參數(shù)和保護配置情況，進行保護整定計算，并按定值進行調(diào)試，對不符合現(xiàn)場調(diào)試要求的，需重新核查整定。油浸式變壓器投產(chǎn)前，需對油樣進行專業(yè)檢測，出具檢測報告。干式變壓器在交接試驗前，需將繞組內(nèi)溫度傳感器取出，試驗結(jié)束后，應(yīng)及時恢復，避免引起后期設(shè)備運行過程中，溫度采集誤差偏大，造成冷卻風扇不能正常啟動，變壓器溫度異常上升、斷路器跳閘甚至設(shè)備損壞事故。箱式變壓器應(yīng)在設(shè)計階段明確設(shè)置后臺監(jiān)測系統(tǒng)，設(shè)備投產(chǎn)后，設(shè)備運行狀態(tài)、測控信息等需接入升壓站中控，便于運行監(jiān)視。箱變設(shè)計階段應(yīng)考慮與風電機組的通訊接口問題，并保證通信電纜/光纜的進出通道及采取必要的屏蔽措施。在運輸過程中，箱式變壓器傾斜角不得超過30°[2]，需保持運輸平穩(wěn)。

7)35 kV電纜分支箱安裝后，設(shè)備帶電前應(yīng)對分支箱內(nèi)隔離刀閘和接地刀閘進行手動分合閘檢測，刀閘動靜觸頭接觸良好，分合閘到位。接觸部位存在松動、間隙過大時，需對機構(gòu)進行調(diào)整。同時檢查電纜接頭與接線柱安全距離，防止設(shè)備運行過程中，造成相間放電，擊穿電纜頭現(xiàn)象。

8)35 kV架空線路鐵塔應(yīng)與風電機組、塔架有足夠安全距離，設(shè)計院應(yīng)結(jié)合塔架高度、葉片安裝高程及設(shè)備尺寸，對風機和鐵塔坐標、高程進行校核，防止葉輪在偏航過程中，葉片因安全距離不足觸碰鐵塔、OPGW光纜、地線等，造成葉片及集電線路設(shè)備損壞事故。鐵塔應(yīng)安裝防盜螺栓，架空線路弧垂?jié)M足設(shè)計要求。對于架空部分較長的線路，在進行線路保護整定計算前，應(yīng)進行線路參數(shù)測試，定值整定計算單位根據(jù)實測參數(shù)，進行保護計算，提高保護定值準確性。

5 電氣二次施工工程

1)不同芯徑的電纜芯不能壓接在一個端子上，不能在一個端子上壓接3根及以上電纜芯。設(shè)計未使用的二次電纜應(yīng)進行規(guī)范處理，防止二次寄生回路形成。所有二次回路的電纜均應(yīng)使用屏蔽電纜，嚴禁使用電纜內(nèi)的空線替代屏蔽層接地。電流回路應(yīng)采用專門的電流端子排。

2)PT二次回路交流空開的額定電流等參數(shù)配置情況應(yīng)滿足要求。為防止二次電纜故障時，空氣開關(guān)應(yīng)能起有效保護作用，交流空氣開關(guān)的參數(shù)約為額定電流3～5 A。PT的每一個星型二次繞組，都裝設(shè)有交流空氣開關(guān)，三角繞組二次不應(yīng)裝設(shè)空開。PT星形和三角繞組二次N端不能共線。PT的中性線N的連接不能成環(huán)，開口三角繞組的中性線N應(yīng)與二次繞組的中性線N分開，且不能在電纜的兩端同時并接。公用PT的二次回路只允許在控制室內(nèi)有一點接地，為保證接地可靠，各PT的中性線不得接有可能斷開的空開或熔斷器等；與其他PT二次回路沒有電氣聯(lián)系的PT二次回路應(yīng)在開關(guān)場一點接地。公用CT二次繞組二次回路只允許、且必須在相關(guān)保護柜屏內(nèi)一點接地；獨立的、與CT的二次回路沒有電氣聯(lián)系的二次回路應(yīng)在開關(guān)場一點接地。

3)在控制室應(yīng)有獨立于地網(wǎng)的不小于100 mm2的等電位銅排，該接地銅排必須用至少4根以上、截面不小于50 mm2的銅纜(排)與主接地網(wǎng)相連。保護屏柜的接地銅排(大于50 mm2)應(yīng)與等電位銅排可靠連接。用于微機保護的電纜必須采用屏蔽電纜，屏蔽層應(yīng)兩端接地。站內(nèi)通訊電纜屏蔽層應(yīng)采用一端接地。

4)直流回路的各級供電應(yīng)采用直流空氣開關(guān)，不能采用交流空氣開關(guān)。直流空氣開關(guān)上、下級參數(shù)的配合必須符合級差要求，應(yīng)按有關(guān)規(guī)定分級配置。嚴禁交、直流回路合用一根電纜。雙重化配置的兩套保護裝置的直流電源應(yīng)取自不同蓄電池組供電的直流母線段。非電量保護應(yīng)采用單獨的直流電源供電，不得與電量保護混用。直流屏上元件及空開應(yīng)設(shè)置規(guī)范、正確的標簽，防止標簽與所供負荷不一致，出現(xiàn)誤接。

5)雙重化配置的兩套保護裝置的交流電流應(yīng)分別取自電流互感器相互獨立的繞組；交流電壓宜分別取自電壓互感器互相獨立的繞組。其保護范圍應(yīng)交叉重疊，避免死區(qū)。對于現(xiàn)場保護無死區(qū)，但保護范圍沖突的，應(yīng)由設(shè)計院給出設(shè)計說明，并在風電場在運行規(guī)程中進行明確。

6)220 kV及以上電壓等級的斷路器應(yīng)配置失靈保護，雙重化的線路(變壓器)保護失靈啟動回路與母線保護一一對應(yīng)，失靈電流判據(jù)在母線保護中實現(xiàn)，母線保護的出口跳閘回路應(yīng)與斷路器的兩個跳圈一一對應(yīng)。斷路器失靈保護動作應(yīng)遠跳線路對側(cè)斷路器(可通過線路保護通道實現(xiàn))和變壓器各側(cè)斷路器。線路一變壓器、線路一發(fā)變組等未配置母線保護時，應(yīng)配置單套獨立的斷路器失靈保護裝置。

6 結(jié) 語

電氣施工作業(yè)作為風電工程建設(shè)過程中技術(shù)管控點多、可靠性要求和施工工藝標準較高的專業(yè)，要全方位、全過程實行監(jiān)督管控，確保設(shè)備一次投運成功和長期安全穩(wěn)定運行。