风电场集电线路隐患排查及防范治理措施

李清升

摘 要：风电场集电线路是风电场电气设备的重要组成部分，风电场集电线路的安全稳定运行关系到风电场的风机可利用率、发电量，直接影响到公司的利润。风电场集电线路设备会随着投运时间的增长，设备的隐患越来越多，本文着重讨论集电线路设备存在的常见隐患、排查方法及防范措施。

关键词：集电线路设备；安全隐患；排查方法；防范治理措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.23.125

0 引言

大唐新能源赤峰公司目前已投产风电场10座，总装机容量达110万kW，是中国大唐集团新能源股份有限公司旗下最大的风电公司，风电场集电线路总长度达576km，分为10kV和35kV两个电压等级，最早投运的风电场设备运行已达10年之久。随着设备投运时间的增长，以及风电场地理自然环境的恶劣，给设备的安全稳定运行带来严峻考验，为了保证集电线路稳定运行，必须做好集电线路设备隐患排查，针对存在的隐患采取相应的防范措施，对设备隐患进行治理。

1 集电线路设备存在的安全隐患

（1）工程施工存在的安全隐患。工程施工质量是风电场集电线路投产后的能否安全稳定运行的关键点之一，由于风电场在建设期间受地理环境、工程施工工期、施工单位的专业水平等多种因素影响，集电线路安装完成后存在着诸多隐患，主要有以下几类：

工程安装施工过程中的诸多隐患的存在，集电线路投运后，极易引起集电线路设备跳闸，威胁安全生产，甚至会引起集电线路倒塔、断线事故的发生。

（2）风电场建设设计及设备选型存在问题给风电场投产后带来的隐患。风电场建设初期，设计单位不能充分考虑到风电场所在地理位置的环境及气候特点，在设备选型方面考虑不充分，导致设备隐患的存在，表现在以下几方面：1）线路杆塔的抗风能力方面：一般的设计单位在集电线路设计时设计风速为30米/秒，风电场的集电线路由于受地形、地势的影响，在极端天气条件下风速达40米以上，因此，在特殊天气条件下会有集电线路倒塔事故的发生。2）风机变压器选型方面： 变压器的型式多样、产自不同厂家，具体分为箱式变压器、全密封型变压器、普通油枕式变压器、胶囊或波纹管式油枕变压器，通过设备多年运行数据的积累，对变压器的技术监控数据和故障情况进行统计（此表统计不包括变压器内部绕组烧损），各类型变压器的常见故障及综合评定详见表1。

因此，变压器的选型也至关重要，在选型时最好选用胶囊或波纹管式油枕变压器。

（3）跌落开关的选型。由于北方的风电场所处地理位置经常出现高风速的极端天气，因此，跌落开关选型直接关系到集电线路投产后的安全稳定运行，在工程建设期，为了降低工程造价，跌落开关的选型一般选用普通式跌落开关，普通式跌落开关投运后不能适应风电场的高风速天气，在高风速情况经常发生跌落体被风吹落的现象。同时，运行一段时间后，还经常出现跌落开关的上下口烧损的现象，所以，在跌落开关选型时应选用适用于风电场特殊环境下的防风式跌落开关。普通式跌落开关上下口烧损及跌落体击穿故障现象如下图所示（图7为跌落开关下口与跌落杆连接导电部位烧损；图8为跌落体放电，绝缘击穿）。

（4）设备投运后，随着投运时间的增长，设备存在的安全隐患逐步显现。我国北方的风电场地理位置一般处于高海拔地区，一年四季昼夜温差较大，设备运行环境恶劣，随着设备投运时间的增长，设备老化现象严重，导致设备故障频发，集电线路设备故障主要有以下几方面：（1）风机变压器故障。一是变压器本体各附件与变压器箱体的连接部位密封脚垫老化，常出现渗漏油现象，如果巡检不及时，极易发生由于变压器缺油运行导致变压器烧损；二是在每年的雷雨季节都会发生变压器遭雷击损坏现象，因此，也要加强集电线路设备的防雷工作；三是变压器制造工艺问题，变压器本体内部绕组连接部位出现连接不可靠，在负荷较大时出现出现放电现象，导致变压器油样指标超标，最终导致变压器烧损。（2）跌落开关故障。一是普通跌落开关经常出现上、下口烧损现象；二是随着投运时间的增长，跌落体绝缘老化，导致跌落体击穿。（3）集电线路电缆头放电、击穿。一是设备运行时间较长，电缆头出现老化现象，密封处发生密封不良，雨雪天气下进水受潮，导致电缆头绝缘击穿；二是在电缆头制作安装过程中没有严格按照制作工艺进行制作，电缆头运行后导致电缆头发生绝缘击穿现象。（4）鸟害事故的发生。在秋冬季节交替时，鸟类经常在集电线路、变台设备处聚集，在起飞、降落时，很容易引起短路事故，造成集电线路跳闸。（5）线路金具螺栓松动、金具脱落缺陷的发生。集电线路塔材、金具经历了大风期后，很容易发生紧固螺栓、销钉松动脱落现象，如不能及时发现、消除，极易引起金具脱落，造成线路跳闸、倒塔事故的发生。（6）线路设备遭雷击的发生。大部分风电场均处于高海拔地区，雷暴、大风强对流天气较多，集电线路设备在雷雨季节时有遭雷击现象的发生，特别是10KV集电线路设备，没有安装架空防雷线，因此，遭雷击现象较为明显。（7）光缆断线、导线烧损缺陷的发生。（8）引流线脱落、断裂现象的发生。

2 设备隐患排查方法

（1）定期开展集电线路设备的隐患排查。为了确保集电线路设备在大风季节的稳定运行，风电公司每年至少开展一次集中隐患排查专项治理工作，从线路的杆塔基础、金具连接情况、引线端子接引松紧度、导线驰度、绝缘子外观、接地防雷设施等方面进行全面隐患排查，根据排查结果组织人力进行逐基蹬塔消缺。

（2）每月对集电线路设备进行一次常规巡检。为了保证及时发现设备的隐患缺陷，要定期对集电线路设备进行巡检，一般情况下每月要对集电线路设备进行巡检。

（3）定期开展特殊天气下的巡检。一是大风、雷雨天气过后，认真对集电线路设备进行巡检，检查线路是否由于由于超风速、线路落雷导致设备缺陷的发生；二是集电线路带上负荷后，在天气条件允许的情况下开展集电线路设备夜巡工作，重点检查集电线路引线接头有无由于接触不良的过热、放电现象，防止集电线路引线接头由于接触不良造成断线故障的发生。

（4）充分利用风电场保护监控系统及故障录波器的数据，对设备故障点进行查找。风电场集电线路故障跳闸后，要充分利用监控系统和故障录波器等装置的数据，根据保护动作类型及动作值并结合跳闸时的天气情况，综合分析后，对故障类型有了一个初步判断，开展有针对性的故障点巡查工作，提高设备故障点查找的效率。

3 防范治理措施

（1）严把工程质量施工和验收关。在做好外漏设备施工质量把关的同时，还需做好线路杆塔基础施工、接地防雷设备施工质量的把关，有效地防止倒塔、设备遭雷击故障的发生；在集电线路设备整体验收时，将线路设备存在的隐患要彻底消除。（2）定期开展集电线路设备的巡检及集中隐患排查。（3）对存在安全隐患的设备进行技术改造。（4）根据设备存在的安全隐患，定期对集电线路设备进行全面治理消缺。（5）加强设备检修维护人的技术培训，提高维护人员的技术水平，保证巡检及消缺质量。

本文通过对风电场集电线路设备从设备选型、安装、投产运行后的设备维护治理等方面对集电线路设备存在的安全隐患、防范措施进行论述，旨在提高风电场集电线路设备的检修维护水平，保证风电场生产、经营指标的顺利完成。