风力发电场集电线路优化改造研究及应用

刘欢 白文浩

摘 要：现阶段电力企业为了减少风电场架空集电线路出现跳闸的次数，保证线路设备可以尽可能少地受到过电压和短路电流出现的情况，已经开始不断地采取措施来对施工过程中可能导致出现事故的原因进行了分析，并针对恶劣施工条件下，风电场施工人员对对线路巡视的次数进行了明确的规定，在保证风力发电场集电线路工程质量的前提下减少了劳动的强度，帮助提高了整个工程的运行效率。本文就对集电线路施工过程中可能出现的问题以及导致出现问题的原因进行了深入的剖析，并针对产生事故的原因积极制定了一系列可行的措施来对集电线路进行了优化和改造研究。

关键词：风力发电;集成线路;优化改造

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。

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、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[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。

三、对风力发电厂集电线路接线形式的优化

（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。

（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[2]。

（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，通常會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、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.