【摘要】保障風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行是目前風(fēng)電場最重要的任務(wù)之一，集電線路作為風(fēng)電場電氣設(shè)備的重要組成之一，是保障風(fēng)力發(fā)電設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。隨著風(fēng)電場運(yùn)行年限的增加，集電線路故障及隱患越來越多，本文著重研究如何處理集電線路故障及排查隱患?！娟P(guān)鍵詞】風(fēng)電場故障處理集電線路隱患排查在我國北方地區(qū)早期投運(yùn)的風(fēng)電場設(shè)備運(yùn)行很多已超過15年，風(fēng)電場地理自然環(huán)境惡劣，常年的持續(xù)運(yùn)行導(dǎo)致電力設(shè)備穩(wěn)定性降低。為了保證集電線路設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，必須做好集電線路隱患排查工作，及時(shí)消除集電線路故障。以黑龍江省伊春地區(qū)為例，伊春地區(qū)風(fēng)電場多位于高山峻嶺林木密集處，場站內(nèi)輸送電、集電線路穿送于茂密山林，極大增加了森林火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)本地區(qū)氣候特征適時(shí)開展集電線路森林火災(zāi)隱患排查整改，對提高輸電可靠性、防災(zāi)減災(zāi)有著重大意義。通過對森林險(xiǎn)情季節(jié)、環(huán)境等因素制定相應(yīng)的計(jì)劃和措施，采取群防、技防相結(jié)合的思路，確保輸電線路的運(yùn)行可靠，減小森林火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。1.集電線路設(shè)計(jì)、施工、選型常見問題1.1施工設(shè)計(jì)及設(shè)備選型存在的問題風(fēng)電場建設(shè)初期，設(shè)計(jì)單位可能存在經(jīng)驗(yàn)不足、業(yè)務(wù)能力欠缺等原因，未能充分考慮到風(fēng)電場所在地理位置的環(huán)境及氣候特點(diǎn)，在施工設(shè)計(jì)、設(shè)備選型方面考慮不充分，導(dǎo)致運(yùn)營階段設(shè)備隱患。例如線路桿塔的抗風(fēng)能力方面：一般的設(shè)計(jì)單位在集電線路設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)風(fēng)速為30米/秒，風(fēng)電場的集電線路由于受地形、地勢的影響，在極端天氣條件下風(fēng)速達(dá)40米以上，因此，在特殊天氣條件下時(shí)有集電線路倒桿、倒塔事故的發(fā)生。1.2跌落式熔斷器的選型和常見問題由于風(fēng)電場所處地理位置，特別是早期風(fēng)電場，風(fēng)資源都較好，每年都會(huì)出現(xiàn)高風(fēng)速的極端天氣。因此，跌落開關(guān)選型直接關(guān)系到集電線路投產(chǎn)后的安全穩(wěn)定運(yùn)行。早期的風(fēng)電場跌落開關(guān)的選型一般選用普通式跌落熔斷開關(guān)（圖1），普通式跌落開關(guān)投運(yùn)后不能適應(yīng)風(fēng)電場的高風(fēng)速天氣，在高風(fēng)速情況經(jīng)常發(fā)生跌落體被風(fēng)吹落的現(xiàn)象。同時(shí)，運(yùn)行一段時(shí)間后，由于普通式跌落開關(guān)接觸點(diǎn)采用插入型觸頭，接觸點(diǎn)容易松動(dòng)，出現(xiàn)跌落開關(guān)的上下接線觸點(diǎn)端口燒損的現(xiàn)象，容易引起火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。所以，在跌落開關(guān)選型時(shí)應(yīng)選用適用于風(fēng)電場特殊環(huán)境下的防風(fēng)防弧式跌落開關(guān)（圖2）。圖1：普通型跌落式熔斷器

圖2：防風(fēng)型跌落式熔斷器

1.3工程施工存在的問題工程施工質(zhì)量是風(fēng)電場集電線路投產(chǎn)后能否安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵點(diǎn)之一，由于風(fēng)電場在建設(shè)期間受地理環(huán)境、工程施工工期、施工單位的專業(yè)水平等多種因素影響，集電線路安裝完成后存在著諸多問題，這些問題可能會(huì)在日后的某些運(yùn)行階段逐步顯現(xiàn)。2.集電線路設(shè)備隱患排查2.1定期開展集電線路設(shè)備隱患排查為了確保集電線路設(shè)備在大風(fēng)季節(jié)的穩(wěn)定運(yùn)行，風(fēng)電場每季度至少開展一次集中隱患排查專項(xiàng)治理工作，從線路的桿塔基礎(chǔ)、金具連接情況、引線端子接引松緊度、導(dǎo)線張馳度、絕緣子外觀、接地防雷設(shè)施等方面進(jìn)行全面隱患排查，根據(jù)排查結(jié)果組織人力進(jìn)行逐基蹬塔消缺。2.2集電線路設(shè)備月度常規(guī)巡檢為了保證及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的隱患缺陷，要定期對集電線路設(shè)備進(jìn)行巡檢，一般情況下每月要對集電線路設(shè)備進(jìn)行巡檢。2.3特殊天氣下的巡檢一是大風(fēng)、雷電、雨雪等極端天氣過后，認(rèn)真對集電線路設(shè)備進(jìn)行專項(xiàng)巡檢，檢查線路是否由于由于超風(fēng)速、線路落雷、覆冰、覆雪導(dǎo)致設(shè)備缺陷的發(fā)生；二是集電線路帶上負(fù)荷后，在天氣條件允許的情況下開展集電線路設(shè)備夜巡工作，重點(diǎn)檢查集電線路引線接頭有無由于接觸不良造成的過熱、放電現(xiàn)象，防止集電線路引線接頭由于接觸不良造成斷線故障的發(fā)生。3.故障分類由于風(fēng)電場所處地理位置均為野外，一年四季晝夜溫差較大，設(shè)備運(yùn)行環(huán)境惡劣，受于集電線路運(yùn)行年限、施工工藝、產(chǎn)品質(zhì)量、外力影響、絕緣疲勞等問題，導(dǎo)致線路故障頻發(fā)。集電線路設(shè)備常見故障主要有以下幾方面：3.1接地風(fēng)電場10kV、35kV集電線路系統(tǒng)為小電流接地電力系統(tǒng)，接地是一種多發(fā)故障，多發(fā)生在濕潤、雨雪、大風(fēng)等天氣。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)主要原因：桿體傾倒、桿體斷裂（圖3）；導(dǎo)線或引流線斷線、脫落或搭接在塔架橫擔(dān)上;電纜、電纜頭絕緣擊穿（圖4）;避雷器、絕緣子絕緣擊穿;樹木、鳥窩等搭接（圖5）;線路遭外力破壞致導(dǎo)線落地。

圖3：桿塔傾倒

圖4：導(dǎo)線斷線

圖5：鳥窩搭接3.2相間短路當(dāng)集群線采用同桿架設(shè)時(shí)，采用耐弧導(dǎo)線，線路相間距離較小，在惡劣天氣下，線路抖動(dòng)極易造成相間短路;大風(fēng)天氣樹枝斷裂或刮起物品，橫搭在線路間造成相間短路;鳥類搭窩棲息，叼起導(dǎo)電物體可引起相間短路。3.3雷擊雷擊有三種形式：雷直擊導(dǎo)線，無線路避雷器最容易發(fā)生，或即使有線路避雷器，雷電仍有可能擊穿線路避雷器后對線路導(dǎo)線產(chǎn)生損傷;雷擊桿塔或線路避雷器，強(qiáng)大的雷電流通過桿塔的接地電阻，使桿塔和導(dǎo)線的電位瞬間上升，桿塔與導(dǎo)線的電位差超出線路絕緣子閃絡(luò)電壓時(shí)，絕緣子產(chǎn)生閃絡(luò)，導(dǎo)線上出現(xiàn)很高的電壓;

雷擊導(dǎo)線水平間距65m以外的大地，由于空間電磁場的急劇變化，在導(dǎo)線上感應(yīng)出的過電壓（屬于感應(yīng)雷過電壓）。3.4跌落開關(guān)故障跌落開關(guān)觸頭接觸地方若尺寸匹配不符合，大風(fēng)天氣容易松動(dòng)脫落甚至燒壞，此時(shí)熔絲管被風(fēng)吹時(shí)極易擺到桿塔或者其它相的熔絲管引起放電導(dǎo)致跳閘;熔絲附件太粗，保險(xiǎn)管孔太細(xì)，即使熔絲熔斷，熔絲部件也不易從管中脫出使管子不能迅速跌落，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成線路跳閘;由于下觸頭彈片的彈力小，熔斷器在運(yùn)行一段時(shí)間后，下動(dòng)觸頭兩個(gè)腳被電流燒傷，導(dǎo)致接觸不良，在大風(fēng)時(shí)跌落件非正常跌落。3.5污閃霧霾、沙塵暴等惡劣天氣，溫度、濕度、風(fēng)向等氣象因素是形成污閃的條件。雨霧結(jié)成的浮冰、空氣中飄浮的微塵等，在溫度和濕度的共同影響下，堆積于絕緣子表面形成污穢。隨著線路長時(shí)間運(yùn)行，絕緣子的污穢程度逐漸增加，就會(huì)導(dǎo)致絕緣程度下降，大大增大線路閃絡(luò)跳閘的幾率。4.故障處理流程1）監(jiān)控后臺(tái)報(bào)警后，查看報(bào)警信息（跳閘線路開關(guān)變位，保護(hù)動(dòng)作情況），查看整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行情況。2）向省、地調(diào)匯報(bào)跳閘情況（并向值班長、場站經(jīng)理匯報(bào)）先簡要匯報(bào)跳閘開關(guān)，保護(hù)動(dòng)作情況，查明故障點(diǎn)后再詳細(xì)匯報(bào)。如：您好，風(fēng)電場調(diào)度名+匯報(bào)人名字，XX點(diǎn)XX分。我場XXKV集電X線XXXX開關(guān)零序過流保護(hù)動(dòng)作跳閘。3）查看綜自故障信息，查閱故障錄波器錄波圖，初步確認(rèn)故障類型，安排人員進(jìn)行站內(nèi)設(shè)備的全面檢查，查看所有保護(hù)動(dòng)作情況。4）安排人員進(jìn)行集電線路巡視檢查，查找故障點(diǎn)①單相接地，相間短路，過電壓。可能原因：開關(guān)柜后電纜頭和避雷器擊穿；電纜頭和避雷器擊穿；箱變高壓室內(nèi)電纜頭和避雷器擊穿；桿塔上導(dǎo)線因螺栓脫落而下垂接地；桿塔上跨接線脫落接地，線路下高大樹木接地；覆冰，閃絡(luò)等。②大風(fēng)致使導(dǎo)線擺動(dòng)過大，導(dǎo)致相間短路（發(fā)生幾率較低，設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)考慮擺動(dòng)距離）；線路上搭掛雜物；線塔引下線開脫或斷裂；③雷擊，需要查找到落雷點(diǎn)，減少損失時(shí)間查找落雷點(diǎn)采用分段查找辦法，將線路分段遙測，找到故障段落后，縮小故障距離，從而排查落雷點(diǎn)。5）故障點(diǎn)找到后不能終止巡查工作，必須將整條線路所有線塔及箱變巡查完畢，以防故障點(diǎn)并非單一，盲目送電會(huì)損壞設(shè)備或擴(kuò)大事故。6）在整條線路巡查完畢后，若未發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)，視情況可以進(jìn)行一次試送，試送成功，線路可以恢復(fù)運(yùn)行。若試送失敗，則在查找到準(zhǔn)確故障前不允許再進(jìn)行試送。7）利用電力監(jiān)控系統(tǒng)排查設(shè)備故障充分利用風(fēng)電場保護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)及故障錄波器的數(shù)據(jù)，對設(shè)備故障點(diǎn)進(jìn)行查找。尤其是在集電線路故障跳閘后，要充分利用綜自設(shè)備和故障錄波器等裝置的數(shù)據(jù)，根據(jù)保護(hù)動(dòng)作類型及動(dòng)作值并結(jié)合跳閘時(shí)的天氣、風(fēng)速、負(fù)荷等情況，綜合分析后，對故障類型有一個(gè)初步判斷，開展有針對性的故障點(diǎn)巡查工作，提高設(shè)備故障點(diǎn)查找的效率。5.案例分析背景：東北地區(qū)某風(fēng)電場總裝機(jī)容量51MW，共計(jì)54臺(tái)風(fēng)機(jī)，7條集電線路。其中#1-#4集電線路各接入10臺(tái)0.75MW機(jī)組，#5、#6集電線路各接入5臺(tái)1.5MW機(jī)組，#7集電線路接入4臺(tái)1.5MW機(jī)組。至今已運(yùn)行10年。1）風(fēng)電場7號機(jī)群線自2020年9月2日起，在大雨或大霧時(shí)會(huì)零序保護(hù)跳閘，測量絕緣均低于10MΩ。待天氣轉(zhuǎn)晴或霧散開后設(shè)備絕緣恢復(fù)正常，可以正常運(yùn)行。集電線路全場超過65公里且多處穿過山林，故障排查難度大。巡視集電線路未發(fā)現(xiàn)明顯故障點(diǎn)，需要對集電線路分段測量三相絕緣情況，逐一排除臺(tái)變、架空線路、地埋電纜、斷路器等絕緣情況，以確定故障點(diǎn)。經(jīng)過5次解線后確定故障點(diǎn)為轉(zhuǎn)角桿#0269至轉(zhuǎn)角桿#0314之間，一共45級桿塔及一個(gè)避雷器，登桿更換后排除避雷器損壞問題。繼續(xù)分段解開架空線路進(jìn)行絕緣測量，故障點(diǎn)確定為#0269-#0284范圍內(nèi)，檢修人員逐個(gè)登桿，檢查絕緣子情況，最終在#0272桿塔查出A相絕緣子損壞，更換后絕緣正常。該故障為雷擊導(dǎo)致線路并未完全接地，為不明顯接地，在天氣晴朗的天氣情況下設(shè)備絕緣正常，可以正常發(fā)電。雨后、潮濕天氣雷擊點(diǎn)絕緣降低，導(dǎo)致集電線路A相接地?，F(xiàn)場集電線路桿塔超300基，兩個(gè)故障在查找過程中使用排除法，即選擇合適的位置解開線路進(jìn)行絕緣測量，最終僅登5基桿塔將故障排除，很大程度上減少運(yùn)行人員工作量及故障處理時(shí)間。（故障點(diǎn)見圖6）圖6：線路故障點(diǎn)2）2021年9月22日上午09時(shí)10分，雷雨天氣。10kV4號機(jī)群線1004開關(guān)零序過流保護(hù)跳閘，檢查現(xiàn)場無明顯異味，開關(guān)柜電纜頭處無放電燒灼痕跡。雨后檢修人員對臺(tái)變、架空線路進(jìn)行巡視檢查，未發(fā)現(xiàn)明顯故障點(diǎn)。隨后將地埋電纜與架空線路解開，分別進(jìn)行絕緣測量，最終確認(rèn)故障點(diǎn)位于地埋電纜段。使用電纜故障測試儀對地埋電纜進(jìn)行試驗(yàn)（圖7），在距離高壓室約90米處測量出放電點(diǎn)，挖出電纜后找到接地故障點(diǎn)，將電纜絕緣擊穿部分切除后（圖8），重新制作端頭進(jìn)行連接故障