关键词：风电场；集电线路；优化改造
1 引言
近年来随着我国经济的发展，风力发电事业也得到了质的飞跃，这对于我国人们生活水平的提高和社会的稳定有着非常重要的意义。但是从2011年开始我国电网事故频出，经过调查研究发现，导致出现事故的最主要原因就是场内集成线路的架空线和电缆头出现故障，因此现代风电场必须要重视对风力发电集成电路的设计，在保证风电场安全运行的前提下提高线路的质量。
2 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。
3 选择集电线路接线形式时应当考虑的问题
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[1]。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。除此之外，发电场在选择集电线路的电压时要要综合考虑现有的资源以及发电的具体要求。如果风力发电厂距离升压站比较近并且风机的容量比较的大，这个时候就可以采用35kV的集电线路来保证发电的质量;如果风力发电场离升压站比较的近，并且风机的容量比较小，就可以选择10kV的电压等级。
4 对风力发电厂集电线路接线形式的优化
4.1 选线过程
（1）采用适合具体线路成的选线方法，进行室内选线工作，从线路的合理性、经济行和运维的便利性等综合角度出发，初步选出线路路径的走向。（2）根据室内选线的工作成果，组织送电线路各专业（电气、结构、技经、地质、水文、测量等）有关人员对工程全线进行踏勘，调查沿线地质地貌、水文水利、气象、污秽、林区覆盖、文物分布、矿产分布、电力设施、通讯设施、军事设施、工业设施、交通状况、城建规划等相关情况，同时对关键路径和重要公路、铁路、文物保护区、自然保护区等进行详细调查[2]。（3）依据外业踏勘所收集到的资料，对路径进一步优化，再次修订路径，最后对多个成立的路径方案进行技术经济比较，选择出最佳路径方案。
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4.2 导电线的选择
在电力系统电路优化设计过程中，应该先要明确导电线型号和规格，对整体线路进行编制，从而精确地计算出工程成本。另外，在电力线路设计中，还要把眼光放得长远一点，在掌握好导电线的标准承担负荷以后，还要根据现场的实际情况，预留出相应的负荷，这样就可以为以后的线路改造和重建做好基础工作。我国的地势多而复杂，特别是我国西南地区，因此应对电力工程建设提出了更高的要求，必须要认真考虑好各种地形地势给电力工程建设带来的影响，尽量避开高低起伏的地段，为工程施工顺利进行提供帮助。还有我国东北三省的寒冷气候影响，一旦发生线路结冰，则会对电能的输送质量造成很大影响，严重的可能还会出现电力故障。面对这种情况，可以考虑架空光缆或者铺设相应的地线的方法，来确保线路能够安全稳定的运行[3]。
4.3 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[4]。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。
4.4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[5]；另一方面企业应该要组织工人接受培训教育，开工前做好危险点分析工作,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。
5 结束语
风力发电场集线电路建设对于电网的整体建设具有重要意义，对提高输电线路的安全系数与稳定性也十分重要。通过对集电线路杆塔结构的调整，切实保障集电线路优化改造工程的正常建设与有效维护，有效降低安全事故发生几率，保障风电场向外输电系统的工作效率与稳定性。
参考文献：
[1] 詹仁俊.混合储能系统在风电网应用的经济性模型与评价分析[J].电力与能源,2018,39(03):377-379+404.
[2] SHEIKH TAMOOR HUSSAIN. 风力发电场一体化的影响对电力系统稳定性[D].华北电力大学(北京),2018.
[3] 郭鸿铭. 风力发电场电气系统设计与应用[D].吉林建筑大学,2018.
[4] 刘文彬.贵州省毕节市纳雍县风力发电场建设初步分析[J].通讯世界,2018(03):202-203.
[5] 李永亮.某风力发电场兆瓦级风电机组塔筒加固方案有限元分析[J].智能制造,2017(11):42-45.
论文作者:张家富
论文发表刊物:《中国电业》2019年 23期
论文发表时间:2020/4/24
标签：线路论文; 风力发电论文; 电线论文; 电缆论文; 路径论文; 地形论文; 风电场论文; 《中国电业》2019年 23期论文;