風(fēng)電場(chǎng)集電線路設(shè)計(jì)分析范文

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1架空線路設(shè)計(jì)的優(yōu)化

1.1架空線路路徑選擇

架空線路路徑選擇應(yīng)盡量選擇地勢(shì)平緩、靠近場(chǎng)內(nèi)道路的位置，應(yīng)盡量避開洼地、沖刷地帶、不良地質(zhì)區(qū)域、林木砍伐量較大及其它影響線路安全運(yùn)行的區(qū)域。對(duì)于海濱、灘涂、河網(wǎng)、泥沼等區(qū)域的架空線路，線路路徑盡量在場(chǎng)內(nèi)道路邊緣的田埂邊、養(yǎng)殖塘塘角位置。另外還應(yīng)避免電功率潮流迂回現(xiàn)象。

1.2桿塔結(jié)構(gòu)型式

對(duì)于丘陵山地、荒漠平原地區(qū)的風(fēng)電場(chǎng)，場(chǎng)內(nèi)架空線路直線桿塔可采用鋼筋混凝土電桿，終端和轉(zhuǎn)角桿塔可采用國內(nèi)定型的自立式角鋼鐵塔或混凝土電桿；對(duì)于海濱、灘涂、河網(wǎng)、泥沼等區(qū)域的架空線路，桿塔型式宜采用自立式角鋼鐵塔；對(duì)于少數(shù)風(fēng)電場(chǎng)征地費(fèi)用高、施工難度大的區(qū)域，可采用鋼管桿型式。

1.3防雷接地

風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)35kV架空線路應(yīng)全線架設(shè)避雷線，且逐基接地；10kV架空線路一般只需電纜上桿桿塔接地，若處于多雷區(qū)時(shí)全線也需架設(shè)避雷線且逐基接地。

1.4重覆冰地區(qū)線路設(shè)計(jì)

風(fēng)電場(chǎng)中對(duì)于重覆冰地區(qū)的架空線路設(shè)計(jì)應(yīng)注重采用避冰和抗冰措施。（1）避冰措施：線路路徑選擇時(shí)應(yīng)盡量做到避免橫跨埡口、風(fēng)道和通過湖泊、水庫等容易覆冰地段，通過山嶺地帶時(shí)應(yīng)沿覆冰時(shí)的背風(fēng)坡或山體陽坡走線。（2）抗冰措施：首先重覆冰地區(qū)的架空線路定位檔距不宜過大，同時(shí)要求各檔距間盡量均勻，以減少不平衡張力；其次各相鄰檔的高低差也需要減少，以避免脫冰跳躍和不均勻覆冰時(shí)對(duì)絕緣子的破壞；再次需根據(jù)覆冰的嚴(yán)重程度，選擇適當(dāng)?shù)慕^緣子、金具、導(dǎo)線和桿塔型式，必要時(shí)可進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)以應(yīng)對(duì)冰災(zāi)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)線路的危害。

2電力電纜線路設(shè)計(jì)的優(yōu)化

2.1電力電纜路徑及敷設(shè)方式

風(fēng)電場(chǎng)電纜敷設(shè)路徑首先要避免電纜遭受機(jī)械外力、過熱和腐蝕等危害，其次應(yīng)盡量結(jié)合場(chǎng)內(nèi)道路，在滿足安全的條件下，保證電纜路徑最短。風(fēng)電場(chǎng)電纜敷設(shè)主要采用直埋方式。電纜敷設(shè)于非凍土地區(qū)時(shí)，電纜外皮至地面深度不得小于0.7m，當(dāng)位于行車道或耕地時(shí)，應(yīng)加深至1m以上；直埋電纜敷設(shè)于凍土地區(qū)時(shí)，為防止凍脹對(duì)電纜產(chǎn)生危害，宜將電纜敷設(shè)于凍土層以下，如無法埋深，可埋設(shè)在土壤排水性好的干燥凍土層或回填土中。風(fēng)電場(chǎng)電纜敷設(shè)路徑如遇到大塊盤石等不宜開挖電纜溝地區(qū)，可采用明敷，主要采用電纜橋架方式；如遇到石油管線等交叉跨越困難地區(qū)，也可采用拉管方式敷設(shè)，該方式利用導(dǎo)向鉆機(jī)和導(dǎo)向儀設(shè)計(jì)出軌道和鉆孔，然后回拉擴(kuò)孔，并將敷設(shè)套管拉入鉆孔中，最后將電纜牽引至套管完成對(duì)電纜的敷設(shè)，拉管施工流程如圖1所示，該方案施工占地較小，破路及路面恢復(fù)工作少，在風(fēng)電場(chǎng)電纜敷設(shè)施工過程中起了很大的作用。

2.2電力電纜型號(hào)選擇

2.2.1電纜導(dǎo)體材質(zhì)及截面選擇

考慮到工程造價(jià)，風(fēng)電場(chǎng)的高壓電力電纜導(dǎo)體優(yōu)先選用鋁芯，在滿足電壓降及修正后的載流量的前提下利用經(jīng)濟(jì)電流密度計(jì)算合適的電纜截面，如線路路徑較長，所需電纜量較多，載流量及電壓降達(dá)不到規(guī)范要求時(shí)，電纜導(dǎo)體可選擇銅芯或者更大截面，但風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)較長段（超過電纜廠家最大生產(chǎn)盤長時(shí)）電纜截面一般不宜超過300mm2，如電纜截面選擇過大，電纜分段及中間接頭增多，這樣對(duì)線路的長期運(yùn)行是不利的。如果選銅芯電纜或者增加截面仍不能滿足要求時(shí)，可考慮降低單回線路的容量來解決。

2.2.2電纜絕緣類型選擇

風(fēng)電場(chǎng)選用的電纜的絕緣水平及絕緣類型應(yīng)嚴(yán)格遵守相應(yīng)的規(guī)程規(guī)范，考慮到集電線路的供電重要性，電力電纜導(dǎo)體與絕緣屏蔽或金屬套之間的額定電壓V0應(yīng)不低于其133%的使用回路工作相電壓V，即35kV電纜的V0/V選取26/35，10kV電纜的V0/V選取6/10。

3集電線路設(shè)備選型的優(yōu)化

3.1線路型避雷器

風(fēng)電場(chǎng)箱變至架空線連接電纜登塔處需安裝避雷器，線路避雷器一般選用氧化鋅型，該避雷器結(jié)構(gòu)簡單，具有通流容量大、無間隙、無續(xù)流等優(yōu)點(diǎn)。氧化鋅避雷器按其安裝方式不同大致可分3種類型：懸掛式、支座式和支柱式。懸掛式避雷器一般安裝于桿塔橫擔(dān)上，安裝較方便，但由于其位置較高，不利于將來的運(yùn)行維護(hù)；支座式避雷器一般安裝在桿塔中下部位置，為保證與桿塔的安全距離，需安裝復(fù)雜的固定鋼支架；支柱式避雷器的安裝可選擇橫置、豎置或吊裝等承力或者不承力方式，同時(shí)可兼作支柱式絕緣子使用。由于支柱式避雷器安裝方式多樣，且不需要復(fù)雜的鋼結(jié)構(gòu)支架，因此可作為設(shè)計(jì)首選。風(fēng)電場(chǎng)的線路避雷器需配備計(jì)數(shù)器，以便巡檢人員根據(jù)計(jì)數(shù)器了解線路中發(fā)生雷擊的次數(shù)，如雷擊次數(shù)較多，應(yīng)及時(shí)檢測(cè)避雷器是否損壞，以保證線路的安全運(yùn)行。此外，有些廠家還開發(fā)出新型避雷器，下面介紹兩種：第1種是帶脫離器的避雷器，脫離器是利用避雷器損壞時(shí)其工頻故障電流持續(xù)增大，使脫離器內(nèi)部產(chǎn)生電弧及熱能，迅速引爆特制炸藥，將避雷器退出運(yùn)行，因脫離器動(dòng)作后有明顯的脫離標(biāo)志，所以此故障點(diǎn)很容易被發(fā)現(xiàn)，從而可提高線路運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性；第2種是外間隙型避雷器，是脫離器式的升級(jí)版，因?yàn)槊撾x器脫離后如不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并更換新的避雷器，用電設(shè)備就會(huì)處于無保護(hù)狀態(tài)，外間隙型避雷器可解決此類問題，如脫離器脫離后，外置間隙設(shè)備能馬上投入工作，使避雷器能繼續(xù)安全可靠運(yùn)行一段時(shí)間，可避免線路受到二次損壞。上述兩種新型避雷器也可作為設(shè)計(jì)選擇方案。

3.2電纜終端

風(fēng)電場(chǎng)集電線路的電纜終端主要包含1kV電纜終端和35kV電纜終端，其選型主要包括下面兩個(gè)方面。（1）選擇熱縮型和冷縮型。冷縮電纜終端從密封性能、絕緣性能、電場(chǎng)處理和外觀等方面都要優(yōu)于熱縮型，應(yīng)該作為設(shè)計(jì)首選，但是風(fēng)電機(jī)組的出口電壓一般為690V，而我們選用的是1kV低壓電纜，因此為節(jié)省工程造價(jià)，1kV電纜終端采用熱縮型就可到達(dá)設(shè)計(jì)要求，35kV電纜終端一般則采用冷縮型。（2）選擇戶內(nèi)型和戶外型。按照正常理解，處于風(fēng)電機(jī)組及箱體內(nèi)的電纜終端屬于戶內(nèi)，處于桿塔側(cè)的電纜終端屬于戶外。其實(shí)這種觀念并不完全正確，戶內(nèi)和戶外型電纜終端的主要區(qū)別在于戶外型比戶內(nèi)型多增加了傘群，傘群可有效防止污水流的形成，并可增大爬電距離，可有效地避免電纜終端的污閃和爬電的發(fā)生。處于風(fēng)電機(jī)組和箱體內(nèi)的電纜終端，雖然有外保護(hù)措施，但是其溫度及濕度條件其實(shí)是達(dá)不到戶內(nèi)要求的，有些風(fēng)電場(chǎng)的箱體內(nèi)可能會(huì)發(fā)生凝露現(xiàn)象，因此針對(duì)這種情況，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選用戶外型電纜終端。另外，由于電纜導(dǎo)體是由多根導(dǎo)線絞合而成，它與絕緣層之間易形成間隙，并且導(dǎo)體表面的不光滑會(huì)造成電場(chǎng)集中，容易在導(dǎo)體和絕緣層之間發(fā)生放電現(xiàn)象，因此風(fēng)電場(chǎng)應(yīng)選用相間絕緣護(hù)層為可剝離型的電纜，這樣在分相后的電纜導(dǎo)體表面有了一層半導(dǎo)體屏蔽層，它與被屏蔽的導(dǎo)體等電位并與絕緣層良好接觸，可有效防止電纜絕緣被擊穿。

3.3箱變至架空線的斷口方案

此類選擇的初衷是主要考慮箱變發(fā)生故障時(shí)如何與線路隔離，一般有下列3種方式：（1）裝設(shè)跌落式熔斷器，有短路保護(hù)和隔離電路的作用。但該方案可能由于風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)大時(shí)，會(huì)造成動(dòng)靜觸頭接觸不緊密而出現(xiàn)火花灼傷觸頭，這種方式用戶褒貶不一，但也有用戶一直使用至今的，關(guān)鍵是采購的設(shè)備質(zhì)量如何。（2）裝設(shè)隔離開關(guān)，主要起隔離電路的作用。該方案安裝的方式較多，有側(cè)裝式和正裝式，考慮到原桿塔的空間結(jié)構(gòu)，原則上應(yīng)按獨(dú)立式設(shè)計(jì)，而且要加圍欄，以保證人身安全。（3）沒有明顯斷口，不加任何附屬設(shè)備。其實(shí)這是最簡單最可靠的作法，元件少、自然故障率低。如箱式變電站發(fā)生故障時(shí)，可采取備用箱變的做法，實(shí)踐中很方便，特別是能在最短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)送電，減少大風(fēng)月期間的電能損失。因此在設(shè)計(jì)方案時(shí)，如電網(wǎng)側(cè)沒有特殊要求，優(yōu)先選擇第3種方式。

4結(jié)語

本文描述了風(fēng)電場(chǎng)架空線路及電纜線路優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法，并對(duì)集電線路設(shè)備的選型提出了合理的建議，從而進(jìn)一步提高風(fēng)電場(chǎng)集電線路運(yùn)行的安全性和可靠性。

作者：牛清華單位：中國福霖風(fēng)能工程有限公司