摘要：本文通过对山地风电场实际运行期间故障情况进行统计、分析，提出整改措施，对整改效果进行验证。并针对在后续新建风电项目，在设计、施工阶段，提出针对性改进建议，希望能为提高山地风电场架空集电线路的运行可靠性，提供一定帮助。
关键词：山地风电；集电线路；故障分析
1背景资料
山地风电场运行环境恶劣，架空集电线路运行故障率高，如何保障架空线路的安全可靠运行，本文通过对山地风电场实际运行期间故障情况进行统计、分析，提出整改措施，对整改效果进行验证。并针对在后续新建风电项目，在设计、施工阶段，提出针对性改进建议，希望能为提高山地风电场架空集电线路的运行可靠性，提供一定帮助。
2项目概况
我司北方某山地风电场，海拔高度在1600m-2400m之间，装机容量120MW，于2016年初投产运行。
风电场内35kV集电线路采用5回架空线路送至升压站，架空线路长72公里，每回线路均架设1根OPGW光缆，架空地线保护角不大于30°。
从2016年初风电场投产至2016年年底，运营部门反映本风电场全年集电线路合计跳闸11次。
3集电线路故障情况统计
针对本风电场集电线路故障频发的情况，2017年10月，本人组织了专题调研分析。通过收集风电场运营日志、事故分析报告、公司各部门关于集电线路故障统计分析等资料，故障情况综合整理如下。
4原因分析
本人通过组织风电项目部、风电场运营部、设计院等相关人员，对风电场集电线路多次故障的原因进行梳理、讨论分析，形成一致意见，结论如下：
2016年集电线路共发生8次故障跳闸，其中6次由雷击引起，2次由大风刮来异物引起，因此雷击、大风是造成集电线路多次故障跳闸的直接原因。
集电线路部分铁塔接地体埋深不够，回填土质量不合格，2016年检测发现多处铁塔接地电阻值较大，并已组织对部分铁塔接地线专项技改，加装部分接地模块；2017年通过第三方检测，发现仍存在至少6基铁塔接地电阻值大于10Ω。
因此较多铁塔接地电阻值较大，导致雷击后雷电流不能及时对地泄放，是造成集电线路多次故障跳闸的主要原因。
现场采购的线路避雷器方波通流容量小于600A，不满足设计要求，也是造成集电线路多次故障跳闸的主要原因。
部分线路绝缘子脏污严重，质量不合格（发生1次雷击故障；2016年通过第三方抽检发现4条线均有部分质量不合格），是造成集电线路多次故障跳闸的次要原因。
现场采购的跌落式熔断器为常规海拔熔断器，不适用现场局部地区2000米高海拔使用工况（发生1次雷击故障），是造成集电线路多次故障跳闸的次要原因。
与运营部门统计11次的故障次数存在差异，原因主要为口径不一致，一次雷击如造成多条线路故障时，统计算作多次。
5整改措施
5.1整改专题会议
2016年8月，项目部曾组织监理、施工单位、设计院、运营部、工程部相关人员，针对集电线路跳闸问题召开专题会议，对线路跳闸的原因进行分析，并开展了专项整改工作。
会议查找引起雷击跳闸的主要因素有：
⑴线塔接地埋深不足，部分未按设计要求换填土和加装接地模块；
⑵部分瓷瓶脏污严重；
⑶避雷器选型不符合设计要求；
⑷风电场区域雷电活动频繁，海拔较高（海拔2100米以上）。
项目部随后编制雷击跳闸技改方案，组织专项整改。
5.2雷击跳闸专项整改
5.2.1集电线路避雷器全部更换
为保证集电线路安全运行，项目部组织监理、施工单位于2016年10月底将集电Ⅰ 、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ线避雷器全部更换完成。
5.2.2集电线路防雷接地专项技改
a.对全线杆塔进行接地电阻复测，降低杆塔接地电阻值不大于10欧姆；特别对连接电缆的耐张杆塔和升压站侧的终端塔接地电阻不得大于4欧姆。对于不满足要求的杆塔应采取在雷患较大，山头较高之处，延伸防雷地埋线，加装降阻模块。
b.在雷击重点防范区域的杆塔增加悬垂绝缘子的片数，增加45基塔共计204片瓷绝缘子（每串增加一片）
c.在处于海拔较高处（海拔2100米以上）的杆塔原有设计的基础上加装针式避雷针（共计加装7支避雷针）
风电场计划在2018年在处于海拔较高处（海拔2100米以上）的杆塔原有设计的基础上加装针式避雷针（共计加装7支避雷针）。
5.2.3其他整改措施
将现场跌落式熔断器统一更换为防风型高海拔跌落式熔断器。
更换不合格绝缘子。
5.3技改后效果
2017年1月至10月，风电场集电线路共计发生4次集电线路故障：
上表可见，2017年集电线路运行情况明显好于2016年，整改措施已初见成效。
6后续新建项目注意事项
通过对风电项集电线路运行故障进行归类、分析得出的经验教训，将在后续新建项目中引以为鉴，从以下几个方面采取措施，以防同类事情再次出现：
6.1架空线路的路径选择应尽量避开多雷区域。
6.2重视铁塔的防雷接地差异化设计方案（如采用接地极等）及施工质量，降低铁塔接地电阻值。
6.3针对多雷区，应增加防雷措施：
（1）选择双架空地线塔型；
（2）架空地线与铁塔之间可靠连接，铁塔接地可靠；
（3）适当增加线路绝缘子爬距；
（4）适当增加线路避雷器数量。
6.4雷电期间常伴随大风，应采取必要的抗风偏措施：
（1）部分采用相间间隔棒；
（2）导线、地线加装预绞丝护线条保护；
（3）铁塔上的铜铝过渡线夹均采用面贴面线夹；
6.5跌落式熔断器的型号由普通型统一调整为抗风型，且应满足当地海拔要求。
6.6建议有条件的风电项目投入集电线路一次重合闸保护。
7结论
山地风电场架空集电线路，应重点细化线路防雷、防风设计方案，严格控制施工工艺质量，控制线铁塔的接地电阻值，以确保架空线路运行安全可靠，减少发电量损失。
参考文献
[1]《风电场工程电气设计规范》NB／T 31026-2012 国家能源局 2012年12月1日.
[2]《风力发电场设计规范》GB 51096-2015 中华人民共和国住房和城乡建设部 2015年3月8日.
论文作者:白国成
论文发表刊物:《电力设备》2019年第6期
论文发表时间:2019/7/16
标签：电线论文; 故障论文; 铁塔论文; 风电场论文; 杆塔论文; 线路论文; 山地论文; 《电力设备》2019年第6期论文;