风电场高压电缆问题分析

韩冬

摘要：高壓电缆是风电场的重要组成部分，风电场的电力传输方式主要有两种，即地埋式高压电缆、高压电缆和架空线混合连接式。由于风电场所处环境比较恶劣，在风电场建设过程中，如果不考虑建设周边环境安装高压电缆，即使按照工艺要求进行安装，都有可能导致风电场在运营过程中出现不可避免的问题。本文通过分析风电场高压电缆问题，简单阐述了预防问题的措施。

关键词：风电场;高压电缆;问题分析

引言

为了使风电场正常运行，需要提高高压电缆的安全稳定性能，但是根据近年来风电场实际运行情况来看，高压电缆故障是风电场的主要问题之一，这严重影响了风电场的稳定发展，造成了严重的经济损失，因此，为了避免发生不必要的损失，需要重视高压电缆故障问题，充分分析高压电缆发生故障的原因，并制定相应的解决措施，延长高压电缆的使用寿命。

1、风电场高压电缆问题的原因

1.1外力破坏

在风电场建设过程中，高压电缆经常会受到各种外力破坏，这种破坏主要表现在三个方面：

（1）电缆运输过程中没有严格运输操作标准，导致运输操作不规范，有可能造成电缆发生损伤情况。

（2）风电场施工建设时，会使用各种机械设备用于电缆施工，而电缆线有自身的拉力承受范围，如果设备的牵引力超过承受力范围，造成电缆发生变形的情况，有可能损坏电缆的绝缘材料层和保护层，进而无法对电缆线起到保护作用，影响电缆的正常使用。

（3）在制作电缆头过程中，没有严格按照操作标准进行制作，刀痕深度过大，损坏到电缆的绝缘材料层。

（4）地埋式高压电缆需要在地下直埋，在铺设线缆时需要经过公路地下或者所在地村庄地下，但是从近年来对地埋式高压电缆造成的损坏来看，一般是由于公路施工或者当地村民挖掘施工时，不注意电缆的铺设的位置，导致电缆受损。

1.2施工工艺

为了使铺设的电缆成为一个连续的线路，需要将各个电缆进行连接，而连接点被称为电缆头，除了对电缆起到连接作用外，还起到防水防尘防震动的作用。电缆头作为高压电缆的重要组成部分，为了保证电缆头的正常使用，需要使用较高的施工工艺进行施工。如果在安装电缆头的过程中，没有按照施工标准进行施工，有可能造成施工质量不合格，而且在风电场日后运行过程中极有可能出现电缆头断裂的情况，不仅不利于风电场的正常运行，还增加了安全隐患[1]。另外，高压电缆铺设深度由地面到电缆外皮层不得小于0.7米，而在回填土施工时，如果没有严格按照规范施工，即使铺设施工满足深度要求，但是回填土施工推平后，造成实际铺设深度小于0.7米，这种情况有可能导致高压电缆出现问题。而且在回填施工过程中，一般是由机械设备操作施工，在对上杆塔的电缆进行施工时，无法有效把控回填土的施工力度，有可能造成回填土重力过大使电缆线芯出现下沉现象，而此过程中会产生较大的电缆拉力，如果拉力过大，有可能使电缆头配件在运行过程中出现掉落情况。

2、预防风电场出现故障的有效措施

2.1外力破坏预防措施

为了使高压电缆在风电场运行过程中正常使用，需要减少外力对高压电缆的损坏，在对压线电缆运输过程中，严格规范运输操作，使高压电缆保持完整性。风电场的高压电缆一般设置于环境比较恶劣采石矿区，地埋式高压电缆在进行铺设时，为了有效节约土地资源，而且也为了方便机械设备进行铺设，通常选择公路两侧为铺设地点，而采石矿区经常会有重型车辆出没，这种铺设方式极易受到重型车辆的碾压，尤其是对电缆接头位置造成的损坏更为严重，因此需要优化电缆铺设路径，选择车辆碾压不到的公路边沿位置，或者设置于水沟的下方，减少跨公路铺设或者交叉铺设方式，从而避免重型车辆对电缆碾压造成损坏。同时在电缆铺设位置安装电缆标示桩，在电缆比较容易受到损坏的地点需要增加电缆标示桩的密集性，一般标示桩的顶部要高出地面0.8米左右，标示桩周围不能有其他障碍物，而且在比较醒目位置需要设置警示牌，将警示内容和联系方式标注到警示牌上，对于危险路段对标志桩和警示牌安装保护装置。这样在公路施工或者当地村民挖掘施工时，能起到提示作用，有效防止施工造成电缆损坏。

2.2电缆头预防措施

在铺设高压电缆过程中，必须加强铺设施工管理，避免出现铺设质量问题，尤其是对电缆头连接安装时，严格按照规范操作施工，保证高压电缆结构的整体性。首先，需要加强电缆头制作人员的上岗审核制度，必须要求工作人员持证上岗，禁止无证工作人员参与到电缆头的制定工作中，还需组织电缆头制作专业技能培训，并对工作人员定期进行专业技能考核。而且冷缩终端制作工艺和传统的热缩终端制作工艺有较大的的差异性，对于早期获得上岗证的工作人员，需要加强新技能培训，在培训考试审核通过以后才可以继续持证上岗。其次，工作人员在制作电缆头过程中，需要以相关操作规范为基础，并结合电缆头配件的安装说明书进行安装，防止用力不当出现刀痕过浅或者过深的情况发生，从而确保电缆头的制作质量。在制作电缆头的过程中，需要规范应力泥的使用方法，在不损坏电缆绝缘材料层的基础之上使用应力泥，从而实现分散电应力的目的[2]。从电缆线的整体结构来看，电缆芯线的外层结构并不是标准的圆形，芯线和屏蔽层的间距直接影响电场强度，而芯线和屏蔽层的间距长短不一，这也导致电场强度大小不一，从而影响到电缆的绝缘效果。为了均衡电缆线内部的电场强度，使之具有均匀性，可以在芯线外设置一层半导体层，并使半导体层的结构呈标准圆形，从而均匀主绝缘层的厚度，实现电场分布均匀目的。同样，在主绝缘层和铜屏蔽层之间也需要按照上述方式，设置标准圆形的半导体层，也是为了实现均匀电场强度的目的。

2.3回填土和运行过程预防措施

在铺设电缆过程中，需要先开挖电缆沟，并按照电缆施工要求放置电缆线，最会对电缆沟进行回填处理。在这一系列操作过程中，需要严格按照工艺规范进行施工。尤其是用机械设备进行回填土时，需要工作人员有较强的专业技能，能够有效掌控机械设备，合理控制回填土的重力，尽量减小回填土重力对电缆的损坏。另外，在上下坡位置铺设电缆时，可以将电缆摆放成弯曲形状，并在上下坡位置安装固定桩，能够有效减少回填土出现下沉情况，从而避免芯线下沉，减小机械拉力对电缆造成损伤。在风电场运行过程中，需要加强日常巡视工作，尤其在使用电量较大时期，需要实时监察电缆的运行情况，并对电缆头进行红外测温，保证电缆头的正常使用。其次，需要在电缆的合适位置安装避雷装置，防止雷击损害电缆。在日常养护过程中，也许检查避雷装置是否受损，如果出现问题需要及时进行更换[3]。

3、结束语

综上所述，高压电缆是风电场的核心部分，为风电场起到了重要的输送电力作用，为了确保高压电缆的正常使用，需要严格规范施工工艺，加强高压电缆的运行养护措施，尽量减少出现电缆故障，从而保证风电场的正常运行。

参考文献：

[1]侯雅斌，苏彤，丁洋，张宇成. 风电场集电线路高压跌落保险防误动的研究[A]. 中国农业机械工业协会风力机械分会、中国可再生能源学会风能专业委员会.第八届中国风电后市场交流合作大会论文集[C].中国农业机械工业协会风力机械分会、中国可再生能源学会风能专业委员会：中国农业机械工业协会风力机械分会，2021：3.

[2]邢李方，王阳，郝延峰，易里坤，张建新.风电场集电线路高压电缆典型故障查找与技改[J].科技创新与应用，2019（01）：152-153.

[3]刘军宇. 风电场高压送出线路故障分析及其距离保护研究[D].天津大学，2018.