摘要：为了避免或大量减少风电场架空集电线路故障跳闸次数,减少线路设备遭受过电压及短路电流的次数,保障设备使用寿命,减少风电场员工在极端恶劣气候条件下进行线路巡视检修的次数,大幅降低劳动强度,提高劳动生产率,本文描述了风电场架空线路及电缆线路优化设计的方法，并对集电线路设备的选型提出了合理的建议，从而进一步提高风电场集电线路运行的安全性和可靠性。
关键词：风电场集电线路电缆终端
1风力发电场集电线路优化原则
（1）升压站的站址位置，直接影响到整个集电线路的走向及其布置，因此在风电场经过宏观选址后，应结合选址报告和相关风电机组的布置方案以及当地政府部门的土地规划，拟定升压站的站址位置；（2）选择集电线路路径应认真对风电场的整个布局进行研究，反复勘测，本着线路安全可靠、投资经济合理，避让建筑物等，综合考虑施工、运行、维护、环保等原则，确定可行性路径方案。尽量减少主干线和分支线的回路数；（3）导线截面的选择，导线的费用投资约占整个工程投资成本的10％左右，因此在技术成熟的条件下对同一回路，逐段不同容量采用经济的、不同截面的导线组合很有必要。一般在整个工程中选用最多三种型号的导线为宜，过多的导线型号会增加工程的施工难度，而且对后期线路的运行维护也会带来不便。
2架空线路设计的优化
2.1架空线路路径选择
架空线路路径选择应尽量选择地势平缓、靠近场内道路的位置，应尽量避开洼地、冲刷地带、不良地质区域、林木砍伐量较大及其它影响线路安全运行的区域。对于海滨、滩涂、河网、泥沼等区域的架空线路，线路路径尽量在场内道路边缘的田埂边、养殖塘塘角位置。另外还应避免电功率潮流迂回现象。
2.2杆塔结构选择
在杆塔和基础选型方面应做到根据不同的地形选型，做到线路运行安全，节省廊道资源，不影响整个风电场的布局的情况下选择不同的杆塔型号和基础形式，在地势平坦地区可用钢筋混泥土水泥杆，在廊道和土地资源比较紧缺的地区采用同杆或同塔进行双回或三回架设。在山区可采用杆塔混合的方式，尽量减少电缆的用量，风电机组基础积极引进新型基础（如岩石锚杆基础、无张力灌注桩基础、钻孔灌注桩基础等）的应用，减少开挖及钢筋混泥土的用量节省工程投资。
2.3防雷接地
风电场内35kV架空线路应全线架设避雷线，且逐基接地；10kV架空线路一般只需电缆上杆杆塔接地，若处于多雷区时全线也需架设避雷线且逐基接地。
2.4重覆冰地区线路设计
风电场中对于重覆冰地区的架空线路设计应注重采用避冰和抗冰措施。（1）避冰措施：线路路径选择时应尽量做到避免横跨垭口、风道和通过湖泊、水库等容易覆冰地段，通过山岭地带时应沿覆冰时的背风坡或山体阳坡走线。（2）抗冰措施：首先重覆冰地区的架空线路定位档距不宜过大，同时要求各档距间尽量均匀，以减少不平衡张力；其次各相邻档的高低差也需要减少，以避免脱冰跳跃和不均匀覆冰时对绝缘子的破坏；再次需根据覆冰的严重程度，选择适当的绝缘子、金具、导线和杆塔型式，必要时可进行特殊设计以应对冰灾对风电场线路的危害。
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3集电线路设备选型的优化
3.1线路型避雷器
风电场箱变至架空线连接电缆登塔处需安装避雷器，线路避雷器一般选用氧化锌型，该避雷器结构简单，具有通流容量大、无间隙、无续流等优点。氧化锌避雷器按其安装方式不同大致可分3种类型：悬挂式、支座式和支柱式。悬挂式避雷器一般安装于杆塔横担上，安装较方便，但由于其位置较高，不利于将来的运行维护；支座式避雷器一般安装在杆塔中下部位置，为保证与杆塔的安全距离，需安装复杂的固定钢支架；支柱式避雷器的安装可选择横置、竖置或吊装等承力或者不承力方式，同时可兼作支柱式绝缘子使用。由于支柱式避雷器安装方式多样，且不需要复杂的钢结构支架，因此可作为设计首选。风电场的线路避雷器需配备计数器，以便巡检人员根据计数器了解线路中发生雷击的次数，如雷击次数较多，应及时检测避雷器是否损坏，以保证线路的安全运行。
3.2电缆终端
（1）选择热缩型和冷缩型。冷缩电缆终端从密封性能、绝缘性能、电场处理和外观等方面都要优于热缩型，应该作为设计首选，但是风电机组的出口电压一般为690V，而我们选用的是1kV低压电缆，因此为节省工程造价，1kV电缆终端采用热缩型就可到达设计要求，35kV电缆终端一般则采用冷缩型。（2）选择户内型和户外型。按照正常理解，处于风电机组及箱体内的电缆终端属于户内，处于杆塔侧的电缆终端属于户外。其实这种观念并不完全正确，户内和户外型电缆终端的主要区别在于户外型比户内型多增加了伞群，伞群可有效防止污水流的形成，并可增大爬电距离，可有效地避免电缆终端的污闪和爬电的发生。处于风电机组和箱体内的电缆终端，虽然有外保护措施，但是其温度及湿度条件其实是达不到户内要求的，有些风电场的箱体内可能会发生凝露现象，因此针对这种情况，设计时应选用户外型电缆终端。另外，由于电缆导体是由多根导线绞合而成，它与绝缘层之间易形成间隙，并且导体表面的不光滑会造成电场集中，容易在导体和绝缘层之间发生放电现象，因此风电场应选用相间绝缘护层为可剥离型的电缆，这样在分相后的电缆导体表面有了一层半导体屏蔽层，它与被屏蔽的导体等电位并与绝缘层良好接触，可有效防止电缆绝缘被击穿。
3.3箱变至架空线的断口方案
（1）装设跌落式熔断器，有短路保护和隔离电路的作用。但该方案可能由于风电场风大时，会造成动静触头接触不紧密而出现火花灼伤触头，这种方式用户褒贬不一，但也有用户一直使用至今的，关键是采购的设备质量如何。（2）装设隔离开关，主要起隔离电路的作用。该方案安装的方式较多，有侧装式和正装式，考虑到原杆塔的空间结构，原则上应按独立式设计，而且要加围栏，以保证人身安全。（3）没有明显断口，不加任何附属设备。其实这是最简单最可靠的作法，元件少、自然故障率低。如箱式变电站发生故障时，可采取备用箱变的做法，实践中很方便，特别是能在最短时间内恢复送电，减少大风月期间的电能损失。因此在设计方案时，如电网侧没有特殊要求，优先选择第3种方式。
4结语
风力发电场集电线路优化改造研究及成功应用,为早期选用架空集电线路方案且频发事故的风电场改造提供了真实、可靠的案例,避免或大量减少架空线路故障跳闸次数,以较小的投资创造巨大的发电效益,并极大降低人员劳动强度,提高劳动生产率。
参考文献
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[5]风力发电厂的维护与检修研究[J].单宗禹.中国新通信.2016(13)
论文作者:陈大明 梁翠绵
论文发表刊物:《电力设备》2017年第12期
论文发表时间:2017/8/25
标签：线路论文; 杆塔论文; 电缆论文; 避雷器论文; 终端论文; 电线论文; 风电场论文; 《电力设备》2017年第12期论文;