摘要：风电场中集电线路有架空线、电缆、电缆架空线混合等三种接线方式, 文章分析了风电场中集电线路的接线型式选择、线缆选用、线缆敷设等问题, 并提出了相应的解决方案。
关键词：风电场；集电线路；研究
由于目前经济发展和人口增加对能源的消耗量不断加大，我国政府对可再生能源的开发使用给与了高度的重视。其中，风能作为最具经济性和开发价值的可再生清洁能源，对风能进行开发和利用也是我国能源战略未来发展反向，以及调整电力结构的重要方法。所以，大力推进我国各区域丰富风能的开发和使用，建立风能发电厂，符合我国对能源发展的战略要求。
1集电线路的接线方式
1.1集电线路的接线方式
风电场集电线路接线可以用架空线方式连接, 也可以用电缆方式连接, 或者采用电缆架空线混合方式连接。风电场集电线路普通情况多为混合方式, 即风力发电机与升压箱变之间、升压箱变与输电主干线之间选用电缆方式, 输电主干线多以架空线方式为主。但若风电场处于海滨等环境保护、旅游区域时, 不允许采用架空线方式, 则只能采用全线电缆方式。集电线路的环接方式也分为二种: 一种是利用升压箱变高压侧的铜板母线进行环接; 另一种是采用 T 接方式, 每台风机均用 T 接接头接入主线路。从目前看来, 环接方式更加可靠, 而 T接方式则使接线更加简化。
1.2升压箱变连接方式
根据风电场单机容量小、数量多的特点, 为减少集电线路回路数, 降低投资, 风电机 箱变组合采用低压一机一变或一机多变、高压联合单元接线方式( 即环接方式) 。环接的风机数目一般为 3~ 8 台, 特殊情况下也可环接 10~ 11 台。通常情况下风机之间距离约为 500 m, 二机一变组合方式低压电缆较长、损耗大。而一机一变组合具有投资低、电能损耗少、接线简单, 操作方便等特点, 由于一台箱变或一台风电机故障不影响其它风电机正常运行, 因此组合方式大多采用一机一变组合方式。
1.3升压箱变的升压电压等级
风力发电机组发出的电量需输送至电力系统中去, 为了减少线损应逐级升压送出, 因此要对风电机组配备升压变压器升至 10 kV 或 35 kV 接入电网。以下将假设一般风电场条件, 对于升压电压等级进行对比。风电场范围长 6. 3 km, 宽约 3 km。风机单机容量 1 500 kW, 风机数量为 33 台, 风力发电机出口电压 690 V, 每台风机配置一台箱变, 风电场输变电系统采取二级升压方式。箱变高压有 2 个可供选择的方案电压等级。( 1) 箱变高压侧为 10 kV: 风电机电压 690 V经箱变升压至 10 kV 后接入风电场升压变电站,经主变压器二次升压至 110 kV 后接入系统。该升高电压风电场共需架设11 回 10 kV 集电线路;( 2) 箱变高压侧为 35 kV: 风电机电压为 690V 经箱变升压至 35 kV 后接入风电场升压变电站, 经主变压器二次升压至 110 kV 后接入系统。该升高电压风电场共需架设 4 回 35 kV 集电线路。以下对二种箱变升高电压方案进行经济比较,由比较可知: 箱变高压选择 10kV, 设备投资省, 集电线路多达 11 回, 年运行费用大; 箱变高压选择 35 kV, 设备投资稍高, 集电线路仅 4 回, 年运行费用低; 经综合比较后, 箱变升高电压推荐采用 35 kV 电压等级。
2集电线路的线缆选用
根据风电场场址所在位置、场址地势起伏情况、平均海拔高度、环境温度、工程区地质钻探资料等现场实际条件对集电线路导线进行选型。
2.1按发热条件选择
线缆的载流量是指电缆在最高允许温度下,线缆导体允许通过的最大电流。线缆的最高允许温度, 主要取决于所用绝缘材料热老化性能。对于电缆, 工作温度过高, 将加速绝缘材料老化, 缩短电缆的使用寿命。不同的线缆截面对应一个最大允许负荷电流, 只要通过导体的电流不超过允许电流, 导体的温度就不会超过正常的最高允许温度。
2.2按经济电流密度选择
经济电流密度是指年运行费用最低时所对应的电流密度。年运行费最小时所对应的截面积，称为经济截面积。当已知经济电流密度和线路最大工作电流时可计算出经济截面积 Sj, 即: Sj=I g / I j。
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2.3按短路电流的热稳定性选择
当线缆通过故障电流时, 导体温度不超过允许短时温度, 或线缆的允许短路电流大于系统最大短路电流, 这时, 称线缆具有足够的热稳定性;反之为热稳定性不够。线缆截面的选择也由短路电流的热稳定性决定。
3风电场集电线路工程施工建议
3.1因地制宜，严把设计关
在工程开工前，总包和监理应组织各专业技术力量，细致审核设计施工图，敦促设计一定要出箱变、杆塔、风机之间的相对位置布置图以及整个工程规划布置图。土建、结构、电气专业有交叉地方的图纸必须有专业会签栏，且各专业人员一定要会签。采集原始数据资料时一定要准确可靠，不能死守设计规程或仅以当地气象局所提供的资料作设计依据，而是要具体情况具体对待，根据现场的实际情况在风速大的地方立风机及立杆塔挂线时，应设观测点采集数据，以风载、杆塔本身荷载和覆冰荷载几种情况的叠加作为设计依据，提高抵御自然灾害的能力。
3.2邀标和议标相结合，优选分包商
选择一个懂管理、会施工、技术力量强的施工单位是工程质量的根本保证。优选分包商对于确保工期和施工质量至关重要。挑选施工单位时一定要重视它的资质和业务范围，以及其相关业绩和信誉，当然能到他们所做过的工程现场实地考察更好。同时，不能过度考虑与地方相关部门的关系，否则会给总包后续工作带来被动，既会增加成本也难以保证工期。
3.3抓住预控和现场2个基本点，做好工程监理
监理单位应配备高素质、高水平、经验丰富的监理人员保证工程质量。抓住预控和现场 2 个基本点是监理控制的基本要求。预控是监理控制工作中最具科学性的一环，体现了监控的前瞻性；只有坚持现场控制才能及时发现问题、解决问题，才能保证预控得以落实。在招发包中总包和监理要分开，要明确总包和监理的角色定位，理顺关系，明确责任，各司其职。
3.4合理安排施工，减少干扰与损坏
在工程实施中，对于不同施工分包商及单位工程间施工的相互交叉情况，要合理安排好施工分包商及单位工程施工的先后顺序，减少重复施工和相互损坏，以节省投资。所以，总包要提前敦促设计出集电线路图纸，先进行集电线路的施工，开挖好箱变高低压侧电缆沟，敷设好电缆，做好杆塔接地后再进行箱变、风机接地网的施工，这样就不会因施工顺序不当而损坏风机的接地网。
结束语
总而言之，风电场工程中，集电线路建设是最为重要的部分，集电线路是否能安全稳定运行，同时也是风机组能否长时间安全稳定运行的关键。所以，集电线路的型式选择就变的非常重要，一定要进行慎重的考虑。尤其是南方地区，风电场受到气候和地理环境等条件因素的限制，在设计过程中一定要充分了解气象信息，通过技术、经济的对比分析，从中选择最为合理的方案，保证在工程投资合理的情况
下，集电线路能够安全可靠的运行。
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论文作者:付佃林
论文发表刊物:《电力设备》2017年第21期
论文发表时间:2017/11/28
标签：电线论文; 方式论文; 风电场论文; 电流论文; 风机论文; 线缆论文; 电缆论文; 《电力设备》2017年第21期论文;