蘇宏濤

摘 要 我國經(jīng)濟(jì)已經(jīng)進(jìn)入新常態(tài)，在“經(jīng)濟(jì)發(fā)展新常態(tài)”背景下，國家正在加大經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變和結(jié)構(gòu)調(diào)整力度，新能源作為調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，改善生態(tài)環(huán)境的重要支撐，已經(jīng)成為國家能源發(fā)展戰(zhàn)略的重點(diǎn)。2014年11月，國務(wù)院辦公廳印發(fā)《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計劃（2014—2020年）》，提出要大幅增加風(fēng)電、太陽能等可再生能源消費(fèi)比重，到2020年，風(fēng)電裝機(jī)達(dá)到2億千瓦，光伏裝機(jī)達(dá)到1億千瓦。《行動計劃》還明確提出要提高可再生能源利用水平，計劃在“十三五”期間，重點(diǎn)規(guī)劃建設(shè)山東等9個大型現(xiàn)代風(fēng)電基地以及配套送出工程。由此可見，國家新能源行業(yè)發(fā)展仍具有廣闊的前景，山東地區(qū)行業(yè)發(fā)展也具有一定的相對優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞 風(fēng)電場；集電線路；故障；預(yù)控

中圖分類號 TM6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）15-0067-02

風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源，越來越受到我國政府的重視。當(dāng)前我國風(fēng)電場大多建于曠野山脈或是沿海灘涂，惡劣的自然環(huán)境為集電線路的安全運(yùn)行帶來巨大的威脅，由集電線路故障引發(fā)的設(shè)備障礙約占風(fēng)電場的90%以上。

1 風(fēng)電場集電線路故障原因分析

目前山東地區(qū)風(fēng)電場集電線路主要是以35kV電壓等級的架空線路為主，設(shè)計運(yùn)行方式為中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)。常見的集電線路故障有以下原因。

1.1 施工質(zhì)量造成連接部位松動甚至導(dǎo)線脫落

這一般是因為導(dǎo)線絕緣子金具的組裝方式與設(shè)計要求不符，安裝施工質(zhì)量不合格，造成導(dǎo)線固定不牢固或是連接金具發(fā)生脫落搭接橫擔(dān)、金具、接地裝置等部位造成接地。

1.2 電纜接頭工藝選擇失誤

早期建設(shè)的風(fēng)電場集電線路與下端連接的直埋電纜接頭處大多采用“熱縮工藝”，這部分連接電纜都是暴露在戶外，監(jiān)于環(huán)境因素（大氣），以及在電纜運(yùn)行的過程中熱脹冷縮帶來的絕緣之間的間隙，該空隙的存在使接頭失去了防水、防潮氣的密封性能，極易造成電纜接頭發(fā)生絕緣擊穿。

1.3 絕緣子污閃

絕緣子污閃必要條件是出現(xiàn)潮濕的氣候環(huán)境，絕緣子上的污穢在毛毛雨、大霧、小雨夾雪等濕潤的條件下易形成導(dǎo)電通道，致使泄漏電流增大直至發(fā)生閃絡(luò)。山東區(qū)域發(fā)生閃污事故的時段一般集中在秋天后期，或者寒冷的冬季，發(fā)生概率高達(dá)90%以上。這兩個時間段造成這種事故的主要和天氣因素有關(guān)。尤其是東部沿海地區(qū)鹽霧較大，絕緣子發(fā)生污閃的幾率明顯高于其他

地區(qū)。

1.4 線路遭受雷擊

山東區(qū)域遭受雷擊的月份集中在7、8月，尤其濟(jì)南平均每年的雷擊天數(shù)25天左右，屬于雷災(zāi)多發(fā)地區(qū)。2011年8月7日15時30分，一陣強(qiáng)烈雷電之后，山東省某風(fēng)電場35kV埠山線50號桿B相懸式絕緣子遭遇雷擊后鐵帽炸裂引起線路接地故障。從保護(hù)裝置記錄看出電流波高值遠(yuǎn)大于保護(hù)定值。

1.5 線路發(fā)生舞動

2010年1月19日山東某供電公司，從11時18分至13時24分先后接到35kV固高線、楊朱線、吳雙線三條線路跳閘的調(diào)度令，經(jīng)查發(fā)現(xiàn)事故是由于以上線路均發(fā)生舞動，導(dǎo)致5根導(dǎo)線的懸垂線夾與絕緣子脫離，進(jìn)而導(dǎo)線墜落。

線路舞動的發(fā)生離不開3個條件，即：覆冰、風(fēng)激勵以及線路的結(jié)構(gòu)參數(shù)。本次事故中三條線路均為東西走向，與當(dāng)時風(fēng)向夾角約為60°～90°之間，線路途經(jīng)空曠地帶，舞動明顯，而途經(jīng)樹林、村落處無明顯舞動現(xiàn)象。導(dǎo)線型號分別為：LGJ-95/15、LGJ-120/20、LGJ-95/20，導(dǎo)線直徑分別為：13.61mm、15.07mm、13.87mm。迎風(fēng)面覆冰厚度為15mm左右，背風(fēng)面覆冰只有2mm，舞動的方向不穩(wěn)定，以上下舞動最為明顯，振幅在0.6m～1m之間。

經(jīng)查閱資料，輸電導(dǎo)線舞動是一種約為0.1～3Hz的低頻、大振幅（約為輸電線直徑尺寸的5—300倍）的自激振動。舞動發(fā)生時，極易引起線路的相間閃絡(luò)、金具損壞，造成線路跳閘停電或引起輸電線燒傷、拉倒桿塔、輸電線折斷等嚴(yán)重事故。

1.6 鳥巢搭接導(dǎo)線

2014年3月25日16時47分，山東某風(fēng)電場保護(hù)告警，35kV6號集電線路開關(guān)跳閘，故障錄波器顯示B相接地，1、2號主變高低壓側(cè)開關(guān)未動作，35kV1號、2號、3號、4號、5號集電線路開關(guān)、1、2號無功補(bǔ)償開關(guān)及1號站用變開關(guān)未動作。19時20分線路檢查完畢，由于濃霧加小雨天氣未找到故障點(diǎn)；3月26日11時30分再次檢查完6號集電線路所屬風(fēng)機(jī)和箱變，發(fā)現(xiàn)61號風(fēng)機(jī)箱變側(cè)35kV線桿塔B相轉(zhuǎn)角平臺處搭設(shè)喜鵲窩造成B相有放電痕跡，清除鳥窩，測試線路絕緣正常。其他風(fēng)機(jī)和箱變沒有問題，3月26日12：22合上6號集電線路326斷路器，風(fēng)機(jī)恢復(fù)運(yùn)行。分析原因為桿塔B相平臺處搭設(shè)喜鵲窩，當(dāng)日下雨，造成B相放電跳閘。圖2為事故處理時拍攝照片。

1.7 外力破壞等其他因素

2 風(fēng)電場集電線路故障預(yù)控措施

1）要高度重視集電線路故障在風(fēng)電場安全生產(chǎn)中的影響，嚴(yán)格執(zhí)行工程驗收制度，對存在風(fēng)險的部件重點(diǎn)進(jìn)行排查。投產(chǎn)后要加強(qiáng)對集電線路的定期檢查、

巡視。

2）為減少集電線路與下端連接的直埋電纜故障，應(yīng)采用“冷縮技術(shù)”。使用該技術(shù)就需要用到全冷縮電纜附件，它是在將液態(tài)硅橡膠在工廠進(jìn)行擴(kuò)張?zhí)幚?，然后放入支撐條，或者塑料。冷縮技術(shù)避免了“電纜呼吸”所造成的危害，故全冷縮的附件在氣候環(huán)境影響比較大，溫差大的地區(qū)較為常用。

3）對于已建成的集電線路，防止發(fā)生線路舞動的唯一行之有效的辦法就是采用相間加裝間隔棒的手段抑制導(dǎo)線舞動幅值程度，相間間隔棒安裝在導(dǎo)線波節(jié)處對于抑制舞動幅值的效果最佳。該方法已經(jīng)成功應(yīng)用于山東、河南、新疆等?。ㄗ灾螀^(qū)）近百條輸電線路，經(jīng)實踐證明治理舞動效果明顯，取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益和巨大的社會效益。endprint

4）針對防止發(fā)生污閃應(yīng)開展兩方面工作。一方面要開展鹽密測試，線路桿塔進(jìn)行鹽密絕緣子復(fù)試，匯總數(shù)據(jù)作為線路運(yùn)行維護(hù)的參考。另一方面建議采用鋼化玻璃絕緣子。該種材料具有十分好的機(jī)電性能，它在抗拉度、抗震動疲勞、耐冷熱沖擊性能、抗電擊穿性能，以及抗電弧燒傷等方面都比瓷絕緣子要好。除此之外，該絕緣子還有零值自爆的自我淘汰性能，不需要對它進(jìn)行相關(guān)測試，一般使用壽命范圍之內(nèi)的前三年自爆率相對較高，隨后按照材料的消耗程度逐年下降，這是瓷緣子無法比擬的。

玻璃高壓絕緣子表面撥水鍍膜是近年衍生出來的新技術(shù)，它可以把絕緣子無極表面由親水轉(zhuǎn)變?yōu)樵魉湍鼙砻?。進(jìn)而有效阻止無極性分子團(tuán)造成的水膜，形成無數(shù)個水滴之間的干燥區(qū)，使得污穢層不易受潮。并且，在絕緣子還沒有飽和，或者受潮之前，伴隨著水滴的聚集與增多，水滴的體積一旦達(dá)到一定的程度就會在重力的吸引下從表面滑落，帶走鹽分，降低污穢表面的鹽度。圖3為鍍膜處理前后的水膜比較。

圖3

5）集電線路防雷擊除在線路上面合理架設(shè)避雷線外，工程階段就應(yīng)對各焊接頭的質(zhì)量、降阻劑的使用、回填土等每個環(huán)節(jié)嚴(yán)格把關(guān)，對整個施工過程實行全過程的質(zhì)量監(jiān)督。投產(chǎn)后應(yīng)定期測量接地電阻是否合格，必要時挖開接地體檢查接頭連接情況，確保與塔體、防雷保護(hù)裝置接觸良好，及時補(bǔ)加丟失的接地體和接地引下線，建立良好的雷電流通道。

3 結(jié)論

在我國風(fēng)力發(fā)電技術(shù)不斷進(jìn)步的背景下，集電線路面臨的故障也越來越多。在人們的清潔供電需求日益高漲的背景下加強(qiáng)對風(fēng)電場集電線路故障的研究具有重要意義。文中提到的各項措施能夠有效保證風(fēng)電場集電線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行，在今后風(fēng)能發(fā)電過程中電力人員可以借鑒不斷提升故障處理水平。

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