关键词：风力发电；线路优化；改造研究
一、研究的背景
目前国际风电场集电线路的设计大多采用了架空输电线路的方式，利用电杆组合杆等来进行布置。但是由于在运行的过程中混凝土组合杆塔会受到自然灾害的影响，特别是狂风、暴雨、覆冰等，并且当混凝土电杆组合干塔运行一段时间之后就会出现裂纹，再加上受到气候、地位置等因素的影响，出现事故很难及时采取措施进行处理，给风电场带来了巨大的经济损失。另外，在运行的过程中经常会出现短路跳闸的情况，一旦出现短路电流就会给线路中的其他设备造成损失，这样一来设备的使用寿命就会大大降低，一旦出现自然灾害，杆塔的导线就会产生大量的覆冰和覆雪，这会导致设备由于绝缘距离不足而出现放电的情况。基于此，我们对风力发电厂的集成线路设计进行了优化和改造。
二、集电线路应用状况分析
风力发电场大多使用架空输电线路，建设输电线路时，将电杆、杆塔、铁塔的科学排列混合架设。这种架空设置，虽然是大多风电场都会采用的普遍模式，优点突出，但是其弊端也是很大的。例如，架空输电线路长期暴露在复杂的自然环境中，经过一段时间后，因其受到暴风雨、冰雹、雨雪等恶劣天气以及复杂地形地貌的影响，许多线路都会产生裂纹、断裂等问题，甚至还会导致电杆、铁塔等发生倒塔事故，稳定性难以保障，且维修程序复杂，易造成严重的经济损失。
另外，集电线路中的导线的设置以及风机出线回路设计的问题十分复杂。在集电线路中，为了设置引流线，将高压熔断器的串联高压引流汇入到主线路之中，大多会用JB型并沟线夹来连接固定。但由于风力发电场风力较大，会大幅度的移动线路及连接处，使得JB型并沟线夹与导线之间一直处于摩擦碰撞的状态之中，严重情形甚至会导致导线被迫脱落，线路运行出现故障，自动启动跳闸系统。这种情形不仅会影响风电场发电与输电的效率，还极大的影响其他电气设备的正常运行，影响正常的发电、放电等程序的进行。
三、选择集电线路接线形式时应当考虑的问题
通常情况下，风电场的集电线路有三种形式，分别为架空线方式、电缆连接的方式以及架空和电缆相结合的方式。架空线的方式一般是在风电机组在经过箱式变电组的升压之后利用电缆来接入到最近的架空线路杆塔内;电缆连接的方式一般是利用风电机组的电能经过箱式变电站的升压之后，通过电缆连接到相临近的箱式变电站高压侧。通常情况下，在施工的过程中要对影响风力发电场质量的因素进行分析，进而找出合适的方案。从投资资金的方面来看，风电场集成线路要选择架空线路，因为这种线路相对来说经济性比较强，可以在确保风力发电质量的前提下减少施工的成本。如果发电厂是在一些林区或者海滨等旅游区域的时候就可以采取架空、电缆线路或者是电缆线路。
（一）合理的选择架空线路路径
在选择架空线路的路径时应当充分考虑实际的地形形况，尽量的选择一些地势比较平缓、离风力发电厂比较近的地区，这样一来就可以在一定程度上保证线路可以受到地理位置等的限制。另外在选择路径的时候一定要注意避开洼地等地质情况比较差的地区，还有一些树木砍伐量比较大的地区也要尽量避开，防止出现电功率潮湿迂回的情况。
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（二）在覆冰区域的集电线路设计
在覆冰区域进行集电线路设计，就要充分地考虑到覆冰的影响，积极地采取合理有效的覆冰和抗冰来保护集电线路，确保集成电路的正常运行。常见的避冰和抗冰措施主要有以下几点:
避冰措施:由于集电线路的正常运行会受到很多因素的影响，因此在选择集电线路的时候应当避免通过湖泊或者水库等等积水地区，这些地区通常会在冬季出现覆冰的情况，如果线路经过山岭地带的话就要沿着覆冰的背风坡来设计线路，这样才可以保证集电线路的正常运行，确保风力发电场的电力资源可以被正常的输送。
（三）优化线路的路径以及敷设的方式
首先在对风力发电成的电缆敷设路径进行设计的时候为了避免线路会受到外界的自然损害，通常会采取场内道路来确保线缆电路的安全性，在此基础上还要尽可能地缩短距离。通常情况下在进行风力发电厂线路敷设的时候会采取直理的方式来进行，并且为了减少直埋电路冻土地区时出现冻胀的情况损坏线路，会将电缆敷设在比较干燥的冻土层中。其外，在对风力发电场的敷设线路设计的时候遇到一些不适合电缆开挖的地形，就要采用明敷的方式。比如在一些石油管线交叉的困难地区就要利用拉管的形式来进行敷设，这样一来通过导向钻机和导向仪的作用可以帮助更好地完成电缆牵引以及套管敷设工作。最后，在选择电缆导体材质的时候，应当从工程的造价上来选择。如果集电线路的路径比较长，考虑到工程造价的问题，通常会让电缆的截面面积不超过300平方毫米。要知道，如果截面的面积过大的话，电缆的中间接头就会增多，这样不仅会增加工程的造价，也不利于电缆电路的长期运行。另外在选择电缆材料的时候也应当充分考虑到单回线路的容量，风力发电场也应当确保在集电线路设计的过程中各个环节都严格按照相应的规章典范来进行。
（四）改进引流接线方式
传统的引流接线多使用铝制绞线，这种线路的质量较轻且导电效果好，但是由于直径较大且较脆弱，在受到暴风雨天气影响时，磨损破坏程度严重，极易受到破坏，影响电力的正常输送。笔者认为，可以通过更换导线，采取材质坚硬的导线，防止磨损，另外可以装上线路防磨损装置，减轻恶劣环境对于线路的磨损或破坏。其次，还可改进引流导线的安装方式，可以更新安装固定的方法，例如安装线夹等，加强导线与螺栓的连接，使接线更为坚固耐用和稳定的性能。
（五）科学管理，保障相关工作人员安全
结合上文所述，风力发电场中集成线路建设中出现线杆倒塌、地形地貌复杂等问题，在线路建设过程中，工人安全受到威胁，发电设备极易出现故障。针对这些问题，企业要实行科学化的管理体制，一方面企业在优化线路工程开始前要做好准备工作，对建设地地形地貌、人口密集度、发电设备选择与检查、架设用杆塔的运输及安装地点等一系列问题展开严格的调查研究，为后续线路优化改造工程的施工奠定坚实基础;另一方面企业应该要组织工人接受培训教育，引导工人施工时要严格遵守施工标准与安全规范，减少安全事故。
四、结语
总而言之，在对集电线路干干进行布置的时候应当从结构和风电机组等方面来及逆行设计，确定引线接线方式，不但地优化出现的回路元件并对各项技术进行创新，从而提高发电场的整体水平，确保其各项经济技术指标都可以和国际指标接轨。从我国现阶段的发证上看，风力发电厂集电线路的实用化程度比较高，在未来有着非常广阔的应用前景。与此同时也给电力企业创造了巨大的经济效益，在一定程度上促进了国家经济的发展。
参考文献
[1]张浩．风电场集电线路优化探讨[J]．风能，2014（6）:68-70.
[2]邢李方，张建新，王阳，等．风电场集电线路引流线故障分析与对策[J]．通信电源技术，2018,35（12）:202-203.
论文作者:刘红旭
论文发表刊物:《中国电业》2020年第1期
论文发表时间:2020/4/26
标签：线路论文; 电线论文; 电缆论文; 风力发电论文; 导线论文; 方式论文; 杆塔论文; 《中国电业》2020年第1期论文;