風(fēng)電場(chǎng)架空集電線路在設(shè)計(jì)和施工中的細(xì)節(jié)控

1、 風(fēng)電場(chǎng)架空集電線路在設(shè)計(jì)和施工中的細(xì)節(jié)控 摘要：在風(fēng)電場(chǎng)中，集電線路承擔(dān)著電能匯集及輸送的重要作用。本文對(duì)風(fēng)電場(chǎng)架空集電線路在設(shè)計(jì)和施工中的細(xì)節(jié)控制進(jìn)行了論述。關(guān)鍵詞：高原型；風(fēng)電場(chǎng)；架空集電線路隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，我國(guó)風(fēng)電技術(shù)已取得了很大的進(jìn)步，從而為我國(guó)各領(lǐng)域的發(fā)展起到了推動(dòng)作用。但在風(fēng)電事業(yè)逐漸發(fā)展的情況下，也存在著一些問(wèn)題需解決。我國(guó)出現(xiàn)的風(fēng)電機(jī)組脫網(wǎng)事故引起了廣泛重視，經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)其事故是因風(fēng)電場(chǎng)集電線路的設(shè)計(jì)存在缺陷而導(dǎo)致風(fēng)電場(chǎng)出現(xiàn)安全事故，因此，控制風(fēng)電場(chǎng)架空集電線路的設(shè)計(jì)和施工迫在眉睫。一、風(fēng)電場(chǎng)集電線路接線方式1、集電線路電壓等級(jí)選擇。當(dāng)前風(fēng)電機(jī)組的出口電壓大多為0.

2、69kv，采用風(fēng)電機(jī)組箱式變電站單元接線方式進(jìn)行升壓后有10kv和35kv兩個(gè)電壓等級(jí)可供選擇，對(duì)風(fēng)機(jī)容量小且機(jī)位距離升壓站較近的情況，集電線路可采用10kv電壓等級(jí)。若風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)容量大且距離升壓站較遠(yuǎn)采用10kv集電線路運(yùn)行與維護(hù)工作量大，線路損耗多，因此一般采用35kv電壓等級(jí)。2、集電線路方式選擇。風(fēng)電場(chǎng)集電線路有架空線、電纜連接、架空與電纜混合三種方式，這些方式各有其優(yōu)缺點(diǎn)，因此選擇時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇最好的方式，既能保證風(fēng)電場(chǎng)正常運(yùn)行，同時(shí)也要考慮到成本控制。架空線方式是風(fēng)電機(jī)組發(fā)出的電能經(jīng)箱式變電站升壓后，通過(guò)導(dǎo)線傳輸?shù)骄嚯x最近的架空線路桿塔。電纜連接方式是風(fēng)電機(jī)組發(fā)出的電能通過(guò)箱

3、式變電站升壓后經(jīng)電纜連接到與之鄰近的箱式變電站高壓側(cè)。架空與電纜混合方式是經(jīng)由風(fēng)電機(jī)組發(fā)電經(jīng)箱式變電站升壓后，通過(guò)兩種方式的共同結(jié)合形成的一種集電線路方式。二、路徑規(guī)劃路徑規(guī)劃為設(shè)計(jì)中最重要的環(huán)節(jié)，與尋常架空線路不同，風(fēng)電場(chǎng)架空集電線路需匯集多臺(tái)風(fēng)機(jī)電力，因而整個(gè)路徑需盡量靠近位于風(fēng)機(jī)平臺(tái)上的升壓箱變，通過(guò)電纜接到附近鐵塔上。此時(shí)對(duì)線路路徑的控制因素已成為風(fēng)機(jī)、平臺(tái)及附近的施工道路，有時(shí)不得不舍近求遠(yuǎn)或繞行到地形條件不佳的地段。設(shè)計(jì)前期資料一般有一幅包含有風(fēng)機(jī)機(jī)位、施工道路、主要地物的地形圖，該地形圖為數(shù)字化的cad圖紙，其包含較準(zhǔn)確的等高線和坐標(biāo)數(shù)據(jù)。1、按風(fēng)機(jī)布置確定大致走向。某高原型地區(qū)

4、風(fēng)電場(chǎng)每期為24臺(tái)(單機(jī)容量2mw)到33臺(tái)(1.25mw)風(fēng)機(jī)，分兩個(gè)回路，因而需將這些風(fēng)機(jī)的電力根據(jù)機(jī)位布局平均分配到兩個(gè)回路上，一般采取”串糖葫蘆”的方式將各臺(tái)風(fēng)機(jī)箱變出來(lái)的電纜連到附近的鐵塔上去，對(duì)離主干線路路徑較遠(yuǎn)的風(fēng)機(jī)(距離大于200m)，則采用分支線“t接”方式連接到合適的分歧塔上。當(dāng)風(fēng)機(jī)呈線型布置時(shí)，靠近升壓站附近的部分線路可采取同塔雙回路架設(shè)；當(dāng)風(fēng)機(jī)布置相對(duì)分散時(shí)，采取兩個(gè)單回路。2、路徑選擇。除靠近風(fēng)機(jī)外，路徑選擇原則基本跟普通電力線路一樣，但不必刻意拉直以縮短路徑，風(fēng)機(jī)密集處反應(yīng)該增加轉(zhuǎn)角點(diǎn)。選取路徑時(shí)應(yīng)注意避免使線路跨越風(fēng)機(jī)平臺(tái)，而且要注意離施工道路不宜太近，同時(shí)還要考

5、慮上塔電纜敷設(shè)的便利。3、線路路徑距離風(fēng)機(jī)的最小距離確定。為減少箱變到電纜上塔處電纜的使用，架空線路鐵塔應(yīng)盡量靠近風(fēng)機(jī)，但存在一個(gè)最小距離(dmin)，由于當(dāng)前風(fēng)機(jī)機(jī)頭能360范圍掃風(fēng)，因而葉片掃風(fēng)面旋轉(zhuǎn)到正好垂直于線路時(shí)，葉片尖距離地線最小為d。當(dāng)dmin不夠時(shí)容易使風(fēng)機(jī)葉片打到地線，或距離地線太近，在雷電時(shí)無(wú)法滿足安全運(yùn)行要求。根據(jù)規(guī)程dl/t 620交流電氣裝置的過(guò)電壓保護(hù)和絕緣配合相關(guān)條款，d的最小為5m。校驗(yàn)時(shí)地線要結(jié)合該段線路兩端鐵塔的高差和風(fēng)機(jī)平臺(tái)的高程來(lái)考慮校驗(yàn)時(shí)地線弧垂，同時(shí)應(yīng)考慮一定的裕度。若d不能滿足要求時(shí)，應(yīng)該適當(dāng)調(diào)整路徑以增大機(jī)距線路間的距離。三、設(shè)計(jì)氣象條件選擇高海

6、拔風(fēng)電場(chǎng)有相當(dāng)一部分選址在地形起伏大但風(fēng)況好的地帶，這些地帶通常較偏遠(yuǎn)，附近往往無(wú)氣象站，且附近的電力線路一般選取地形好的路徑走向，因而風(fēng)電場(chǎng)氣象條件參考資料相對(duì)較少。但設(shè)計(jì)基本風(fēng)速及最低氣溫可參考附近測(cè)風(fēng)塔的數(shù)據(jù)，對(duì)覆冰情況和雷暴日則缺乏足夠數(shù)據(jù)支撐。因此對(duì)風(fēng)電場(chǎng)集電線路氣象條件選取在加強(qiáng)調(diào)研的前提下宜保守考慮，但不應(yīng)盲目擴(kuò)大安全裕度引起工程量質(zhì)的變化，必要時(shí)采取多氣象區(qū)設(shè)計(jì)和校核。主要?dú)庀髤?shù)選擇可從以下方面考慮：1、風(fēng)速：一般可根據(jù)測(cè)風(fēng)塔數(shù)據(jù)考慮，在內(nèi)陸地區(qū)一般考慮基本風(fēng)速25m/s和27m/s，由于風(fēng)電場(chǎng)集電線路平均檔距較小，鐵塔使用檔距用不滿，因而兩種風(fēng)速安全且合理。2、覆冰：一般根

7、據(jù)當(dāng)?shù)赜薪?jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)部門或供電部門會(huì)有一定的冰區(qū)劃分圖，如不明確時(shí)，可考慮在海拔25003000m區(qū)間考慮15mm覆冰，3000m以上采取20mm覆冰，同時(shí)加強(qiáng)校驗(yàn)和降低使用標(biāo)準(zhǔn)。但若根據(jù)調(diào)查覆冰可能超過(guò)20mm時(shí)，應(yīng)考慮放棄架空線而采用電纜。3、雷暴日：當(dāng)前新設(shè)計(jì)的鐵塔一般均具備雙地線支架，抗雷性好，因而一般以多雷區(qū)考慮。此外，部分風(fēng)電場(chǎng)可能出現(xiàn)最低溫度、最大覆冰和最大風(fēng)速兩者或三者同時(shí)出現(xiàn)的工況，因而應(yīng)加強(qiáng)核算，保證一定的安全系數(shù)。對(duì)因微地形引起的局部微氣候區(qū)，更應(yīng)引起重視。四、塔型選擇高原型風(fēng)電場(chǎng)架空集電線路一般采用角鋼塔。根據(jù)以往桿塔定位經(jīng)驗(yàn)，風(fēng)電場(chǎng)往往因地形差，且又需將鐵塔設(shè)立在風(fēng)機(jī)附

8、近位置，因而出現(xiàn)水平檔距大小差異較大，風(fēng)機(jī)密集處可能僅有不到100m，遇到跨越處也可能出現(xiàn)500m以上的檔距；有時(shí)因無(wú)法避開高聳地帶，導(dǎo)致部分鐵塔的垂直檔距較大。此外，連續(xù)上下坡較多、地形突兀變換頻繁、光纜和電纜連接等因素，直線耐張塔使用較多。根據(jù)眾多已建工程，架空集電線路塔型選擇主要有兩種思路。一是使用35kv典設(shè)塔型，使用條件超標(biāo)的塔位，采用以大代小的方式，即采用110kv等級(jí)典設(shè)塔，該種方式的優(yōu)點(diǎn)是塔型成熟、使用經(jīng)驗(yàn)豐富，但缺點(diǎn)是整個(gè)工程采用塔型較多，給設(shè)計(jì)、加工、組裝帶來(lái)一定的麻煩，此外，因該風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)中的35kv鐵塔均無(wú)高低腿，給施工帶來(lái)了諸多不便，而且過(guò)多的以大代小造成材料浪費(fèi)，該

9、方式常為設(shè)計(jì)單位所采用。二是采用設(shè)計(jì)單位針對(duì)集電線路自行設(shè)計(jì)的鐵塔，該方式為集電線路量身定制，使用條件豐富、靈活，具備高低腿，塔材節(jié)省，但缺點(diǎn)在于設(shè)計(jì)水平參差不齊，塔型使用經(jīng)驗(yàn)有待考察，該方式常為線路總承包單位采用。根據(jù)以上分析，采用第二種方式，加強(qiáng)對(duì)塔型結(jié)構(gòu)的校核和驗(yàn)算，并在優(yōu)化設(shè)計(jì)的情況下，當(dāng)工程項(xiàng)目較多時(shí)，具有一定的實(shí)際意義，因而可作為推薦的方式。對(duì)于塔型設(shè)置，可根據(jù)實(shí)際情況考慮。因直線塔使用較少，所以設(shè)計(jì)的直線塔型可較少一些；直線型耐張塔和小轉(zhuǎn)角耐張塔較多，因而考慮單獨(dú)設(shè)計(jì)一種塔型；用于分支線“t接”宜設(shè)計(jì)一種分歧塔；其余塔型配置可參考典型設(shè)計(jì)。五、電纜上塔在風(fēng)電場(chǎng)集電線路故障中，電纜上塔點(diǎn)是故障發(fā)生頻率較高的地方，也是線路專業(yè)容易疏忽的地方。在線路路徑規(guī)劃和排桿定位時(shí)，往往在離風(fēng)機(jī)較近的合適位置設(shè)立一基鐵塔用于電纜與架空導(dǎo)線，光纜與架空光纜的連接。出于電纜上塔的附屬裝置帶來(lái)的附加受力及通信光纜開斷考慮，該鐵塔應(yīng)設(shè)置為耐張(轉(zhuǎn)角)塔。上塔電纜是在順線路側(cè)還是垂直線路側(cè)要根據(jù)引下線對(duì)塔身的電氣距離最有利的方向選取，如該段為同塔雙回路時(shí)，應(yīng)注意這臺(tái)風(fēng)機(jī)要連接到哪個(gè)回路，以選擇最佳的上塔方向。電纜上塔所需的避雷器、支撐絕緣子、隔離開關(guān)等設(shè)備要注意采用相應(yīng)海拔的高原型設(shè)備。設(shè)備安裝的電氣距離應(yīng)根據(jù)規(guī)程做出修正，并考慮一定的裕度。有覆冰時(shí)，支撐絕緣子可采用提高一到兩個(gè)電壓