风电场集电线路常见故障分析及处理措施

王智伟

摘要：风电场因其占地范围广，单台机组容量较小，所以一般采用集电线路施工，将几台风机电能汇聚后送至升压站。作为地埋电缆施工的集电线路，其运行稳定与否，直接关系着风电场的发电效益，加强对地埋电缆常见故障分析，提出故障查找及预防措施，对风电场运维具有实际意义。

關键词：风电场;集电线路;故障;原因分析;处理措施

根据中国电力企业联合会发布的《中国电力行业年度发展报告2019》，截至2018年底，我国并网风电18427万千瓦，达到新规模。但是，近年来风电场集电线路故障多发，某一线路故障将导致所接风机全部脱网，造成较大电量损失。针对风电场集电线路故障，文章分析了故障原因，提出了处理措施，为风电场集电线路管理提供了参考。

1 风电场集电线路特点

风电场集电线路接线一般为架空线、电缆或者电缆+架空线混合方式，通常为混合方式，电压等级通常为35kV。

2 故障原因分析

据统计，某公司所属风电场集电线路某年故障达到108次。按故障类型统计，主要集中在接地（41%）、相间短路（17%）、雷击（29%）、跌落开关故障（8%），以及污闪、倒塌等类型。按照故障属性统计，属于自然原因（雷击、大风、覆冰、鸟害）为57%，属于非自然原因（接触不良、绝缘下降、断线、脱落、外力破坏）为43%。

（1）接地。风电场35kV集电线路系统为小电流接地电力系统，接地是一种多发故障，多发生在湿润、雨雪、大风等天气。统计发现主要原因：导线或引流线断线、脱落或搭接在塔架横担上;电缆、电缆头绝缘击穿;避雷器、绝缘子绝缘击穿;树木、鸟窝等搭接;线路遭外力破坏致导线落地。

（2）相间短路。部分线路相间距离较小，在恶劣天气下，线路舞动极易造成相间短路;大风天气树枝断裂或刮起物品，横搭在线路间造成相间短路;鸟类搭窝栖息，叼起金属物搭在线路之间引起相间短路。

（3）雷击。雷击有三种形式：1）雷直击导线，无避雷线最容易发生，或即使有避雷线，雷电仍有可能绕过避雷线的保护范围而雷击导线（绕击）;2）雷击杆塔或避雷线 ，强大的雷电流通过杆塔的接地电阻，使杆塔和避雷线的电位瞬间上升，杆塔与导线的电位差超出线路绝缘子闪络电压时，绝缘子产生闪络，导线上出现很高的电压（反击）;3） 雷击导线水平间距65m以外的大地，由于空间电磁场的急剧变化，在导线上感应出的过电压（感应雷过电压）。

（4）跌落开关故障。跌落开关触头接触地方若尺寸匹配不符合，大风天气容易松动脱落甚至烧坏，此时熔丝管被风吹时极易摆到杆塔或者其它相的熔丝管引起放电导致跳闸;熔丝附件太粗，保险管孔太细，即使熔丝熔断，熔丝部件也不易从管中脱出使管子不能迅速跌落，严重时会造成线路跳闸;由于下触头弹片的弹力小，熔断器在运行一段时间后，下动触头两个脚被电流烧伤，导致接触不良，在大风时跌落件非正常跌落。

（5）污闪。雾霾、沙尘暴等恶劣天气，温度、湿度、风向等气象因素是形成污闪的条件。雨雾结的浮冰、空气中飘浮的微尘等，在温度和湿度的共同影响下，堆积于绝缘子表面形成污秽。随着线路长时间运行，绝缘子的污秽程度逐渐增加，就会导致绝缘程度下降，大大增大线路闪络跳闸的几率。

3 预防维护处理措施

（1）设计阶段。气象校核方面，对雷击多发区域进行气象校核。防雷设计方面，考虑多雷区风电场架空集电线路全线架设避雷线;考虑单回路上避雷线对边导线的保护角控制在20°以内，减小保护角能有效减少雷击导线次数;考虑多雷区新建风电场，增加绝缘子数量，并采用双联式。设备选型方面，选用防风式跌落开关，避免大风引起故障;选用防污型绝缘子，避免污闪发生;选用线路型金属氧化物避雷器，提高防雷等级。

（2）工程阶段。架空线路，严格按照GB 50713、GB 50169等规范施工;保证地线安装工艺正确;严格按照设计的导地线弧垂放线，保证导地线弧垂的防雷配合;杆塔接地电阻应满足规程的要求;保证跌落开关引下线、电缆线夹安装工艺，需紧固地方使用双螺母;安装后按照GB 50150试验，工程质量评定合格、电气设备试验合格后才能工程移交。

电缆线路，选用良好运行业绩的电缆制造商;电缆接收、运输等环节符合规范要求，到场电缆做好试验，结果需与设计、合同规定的性能指标一致;严格按照GB 50168等规范施工，电缆最小弯曲半径、电缆最大牵引强度、机械敷设电缆速度等应严格按照规范GB 50168执行，严禁野蛮施工;电缆头的制作应严格按照规范GB 12706.3执行，制作工艺符合要求;施工期间应做好电缆和电缆附件的防潮、防尘、防外力损伤措施;安装现场的温度、湿度和清洁度应符合要求，严禁在雨、雾、风沙等环境中安装;安装完成后应做好试验，全部验收合格后才能投运。

（3）运维阶段。线路巡视方面，及早发现处理鸟窝、树木等影响安全运行的障碍物;定期夜巡夜查，利用晚上巡视人对火花特别敏感的特点，有针对的检查导线连接点，观察有无发热、发光、放电现象。线路维护方面，定期检查电气连接，紧固连接件螺母;定期登杆检查，清扫绝缘子表面的污秽，发现有放电、击穿的绝缘子及时更换;在干旱季节，应对每基杆塔（不连地线）的工频接地电阻开展測试，接地电阻值需符合规范要求。

设计校核方面，对导、地线的弧垂进行校核，发现误差超标的及时调整;对集电线路配置的保护进行校核，避免越级跳闸;校核避雷器的配置是否满足规范要求;适当延长架空线路零序电流保护时限，躲过瞬时故障（如雷击）。跌落开关维护方面，检查跌落开关转动部位是否灵活，零部件是否损坏、锈蚀;对新安装的跌落开关，按规范验收，并保证熔管安装角度达到25°左右;熔体熔断后应更换新的同规格熔体。预防性试验方面，按照DLT 596规程要求定期开展相关预防性试验。防止鸟害方面，安装防鸟装置，如防鸟挡板、防鸟刺、悬垂串第一片绝缘子采用大盘径绝缘子等。

结语

综上所述，风电场的电气线路工作状况对风电场的发电工作有重要的影响，技术人员需要结合线路的实际布置以及连接状况进行及时的检修，对于出现故障的线路，通过采用合理的检测方法确定故障位置，然后分析故障原因，采取有针对性的、合理的维修办法，保证线路的正常工作，保证风电场稳定、持续的供电工作。

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