风力发电场集电线路优化改造研究及应用

风力发电场集电线路优化改造研究及应用

林雄

福建省福能新能源有限责任公司 福建省莆田市 351100

摘要：为了能够有效避免或者大程度减少风力发电场集电线路发生故障以及跳闸现象发生次数，减少电线设备遭受电压次数及其遭受短路电流次数，确保风力发电场集电线路的使用寿命，尽可能的减少在极端以及恶劣的气候环境下相关工作人员还要检查维修风力发电场集电线路的次数，本篇文章将针对风力发电场集电线路的应用状况以及存在问题进行深入研究，并提出风力发电场集电线路优化改造策略，进而减少风力发电场集电线路事故现象的发生。

关键词：风力发电场；集电线路；优化改造

前言：

近几年来随着我国社会经济的迅速发展，风力发电场事业得到稳步提升，这无论是对于社会的稳定发展来说，还是对提高人们的生活水平来说都具有十分重要的现实意义。但近些年来我国的电网却常常发生事故故障，据实际调查研究得出，事故故障发生的主要原因是风力发电场集电线路中出现故障。因此就必须要对风力发电场集电线路进行分析，并积极探索有效的优化改造策略，将其应用到集电线路中，促使我国风力发电场事业能够更好的发展。

风力发电场集电路优化改造研究背景

风力发电场集电线路的应用状况

针对于我国的风力发电场集电线路来说，通常情况下都会运用架空输电线路形式，并且还会运用环型的钢筋环凝土电杆，将其组成为组合杆塔以及铁塔混合设置。而集中设置的钢筋混凝土电杆组合杆塔在长期承受着暴风以及覆冰、雨雪的侵袭后，通过一段运行时间，大部分都会发生裂缝的现象，即使是已经运用了多条拉线的方式加强其稳定性，效果也没有特别明显。另外，在风力发电场集电线路中，导线的位置十分的复杂，风机出线回路设计也十分复杂。而在风力发电场集电线路中为了能够更好的设置引导线，通常情况下都会在主电线路中引入高压熔断器的串联高压，并且都会运用到JB型并沟线将其连接以及固定。这种形式虽然有效，但是由于风力发电场都是处在风力较大的环境中，那么这就会使得线路以及连接处会被移动，进而导致JB型并沟线以及导线一直都是出现互相摩擦的情况中，而长此以往在严重的情况下还会发生导线脱离的现象，进而风力发电场集电线路的运行就会出现故障，跳闸系统被迫自动启动。在这种情况发生之后不仅仅会为风力发电场的发电效率以及输电效率带来一定的影响，并且还会导致风力发电场的发电以及放电工作等等不能够顺利进行^[1]。

风力发电场集电线路中存在的问题

针对于风力发电场集电线路的实际情况来说，通常情况下都是建设在风力较大、较高的地势、距离人们的生活地区较远的环境中，为这种环境更多是山脊地带，天气情况十分的恶劣以及极端，这就为风力发电场集电线路的优化改造带来的非常多的难题。其一，风力发电场集电线路在安装方面以及相应设备运输方面存在非常大的问题，施工工作人员的施工难度较大以及优化改造的建设成本过高等等，存在着非常多的不利因素。其二，在安装施工完成之后，线路建设的保养条件要求非常高，维修的要求也非常高，对于相关工作人员的工作能力以及工作水平等等也有着非常要的要求。其三，由于风力发电场的地理位置十分不利，这就导致如果线路在运行的过程中出现故障时不能够技术的进行维修以及更换，也不能够及时的发现问题，这就导致了风力发电场的后期管理工作很难有效进行，工作质量以及工作效率低下。其四，风力发电场都是处在地势非常高的环境中，那么这就意味着风力发电场集电线路会经常的受到风雨、雷电、鸟等等自然因素的影响，这是不可避免的，这种情况下就会导致集电线路常常会发生破坏、断裂以及掉落的现象发生，特别是针对于雷击现象来说，将会直接影响到整个风力发电场集电线路的正常运行，所形成的损失也是十分的严重，这就说明了不能够保障集中线路的安全性以及稳定性^[2]。

风力发电场集电路优化改造应用设计

架空线路设计的优化改造应用

首先，针对于架空线路路径的选择来说应尽最大可能上选择地势较为平缓的地区，并且要尽最大可能上避免洼地以及不良地质地区等等和能够为线路的运行带来影响的地区。而在面对海滨以及河网等等地区的架空线路设计时，线路的路径可以设计在道路两边的田埂边上或者是养殖塘角的区域环境中。

其次，架空线路杆塔结构形式优化设计。当风力发电场处于丘陵山地或者是荒漠平原地区时，架空线路杆塔结构形式的设计可以直接运用钢筋混凝土电杆形式，而对于终端以及转角杆塔的结构设计形式来说可以运用钢筋混凝土电杆或者是自立式角钢铁塔。如果风力发电场征地费用较高，那么在面对这种情况下进行架空线路杆塔结构形式设计时可以采取钢管杆形式。

最后，接雷设计。关于风力发电场内是属于35KV架空线路时，避雷线的设计应针对全线架。关于风力发电场内是属于10KV架空线路时，通常情况下避雷设计只是需要电缆上杆，杆塔接地，如果10KV架空线路所处在雷区地区，那么也是需要将全线架中设置避雷线。

电力电缆线路设计的优化改造应用

电力电缆路径以及敷设方式的优化设计。首先，电力电缆敷设路径一定要注重防止电缆遭受到机器外力或者是过热以及腐蚀所带来的损害，另外，在设置的过程中一定要尽最大程度上与场内道路相结合，在保证安全性的基础上，使得电缆的路径处在最短的情况下。

对于风力发电场集电线路来说，电力电缆敷设方式以直埋方法为主，如果电力电缆敷设是处于非冻土地区时，当电缆的外皮深入到地面中时，深度一定要超过于七十厘米，那么在这种情况下如果电缆的位置在行车道路或者是耕地区域时，那么深入地面的深度就一定要超过于一米。如果电力电缆敷设是处于冻土地区时，那么在这种情况下就要重视考虑冻因素对于电缆所带来的损坏，因此，应将电缆外皮深入到冻土层以下。

电力电缆型号的优化选择。以风力发电场工程造价为基础，在电力电缆导体的选择上应优先选择铝芯。如果电缆路径较长，所需要的电缆量较大，那么这种情况下电缆导体可以选择运用钢芯^[3]。

集电线路设备选型的优化应用

在风力发电场集电线路中安装避雷器是十分必要的，在运用避雷器时更多的运用线路避雷器，而在线路避雷器的选择上是以氧化锌型为主，氧化锌型线路避雷器具有结构简单、较大的通容量、没有间隙等等特点。在风力发电场集电线路进行氧化锌型线路避雷器的安装方式可以分为三种形式，分别为悬挂式以及支柱式、支座式。首先，悬挂式：通常情况下都会在杆塔横担上安装悬挂式避雷器，安装过程较为方便，但是安装的位置相对较高，这就说明对于维修以及防护来说十分不利。其次，支座式：通常情况下都会在塔杆的中部位置以及下部位置上安装支座式避雷器，而在安装的过程中一定要保证避雷器与塔杆之间保持安全距离，这种情况下就需要在安装避雷器的过程中安装固定钢支架，使得避雷器以及塔杆之间保持安全距离。最后，支柱式：针对于支柱式避雷器的安装来说，既能够选择横置以及竖置还能够选择吊安装形式。正是由于支柱式避雷器具有安装方便以及形式丰富的特点，所以就不需要运用固定钢支架，因此，在风力发电场集电线路中安装避雷器的过程中可以优先选择支柱式避雷器。

总结：风力发电场集电线路优化改造对于我国整体电网的发展以及建设都具有极其重要的现实意义，并且还能够大程度上提升集电线路运行的安全性以及稳定性，使得风力发电场集电线路的总体技术水平能够跟得上时代的发展，同时也为风力发电场创造了更大的经济效益，因此，应重视针对风力发电场集电线路优化改造进行深入研究。

参考文献：

[1]刘欢,白文浩.风力发电场集电线路优化改造研究及应用[J].科技风,2020(02):179.

[2]王炳艳.风力发电场集电线路优化改造研究及应用[J].科技风,2019(34):188.

[3]于润权.风力发电场集电线路优化改造研究及应用[J].科技资讯,2015,13(25):19-20.