简述防风风电场配电系统断线故障及防风改造

论文导读：各架设一基拔稍杆，通过金具串实现线杆与导线、导线与导线相间连接，从而实现控制T接引线处风偏摆动的目的。（2）方案（二）在变台构架T接位置约10m处，线路下方布置一组门型构架，构架横梁上焊接一组复合横担，将集电线路导线绑扎固定于复合横担上，从而实现控制风偏摆动的目的。（3）方案

(三)主要针对以上两条原因，分

摘要：由于风电场的特殊性,其场内配电系统长期运行在大风等恶劣气象条件下,对自身防风的能力提出了更高的要求。本文通过对新疆某风电场场内配电系统断线故障的调查,分析了断线故障产生的原因,针对性的制定了防风改造措施，并提出了风电场配电系统防风措施的建议。
关键词：风电场；断线故障；风偏；防风改造。
0引言
随着国家新能源政策的实施，风电作为一种新型能源得到了越来越多的重视，近年来风电场开始了大规模的开发。而由于风电场所在位置必定是风资源较好的区域，其场内配电系统的运行条件恶劣，较普通线路对防风的措施提出了更高的要求。近年来已运行的风电场时常发生断线等故障，给风电场运行安全带来了危害，应该给予足够的重视。
本文通过对新疆某风电场的场内配电系统断线故障调查，分析了故障产生的原因，提出了针对性的改造方案，同时对该问题提出了防范措施。
1风电场断线故障概述
新疆某风电场共安装40台750MW风机，为2005年建设投产项目。其场内配电系统电压等级为35kV，集电线路采用两回主干线，每回线接入20台风机。风机配电系统采用裸露变台加装跌落保险、避雷器、隔离开关的简易组合方式，变台低压侧通过直埋电缆与风机相连，高压侧通过裸导线经避雷器、跌落保险、隔离开关T接至集电线路。
近年来，该风电场发生了多起变台门型架T接引线处断线故障，严重影响了风电场的安全稳定运行。2011年3月我公司受该风电场委托，进行了配电系统的防风治理设计。
2010年4月至2011年2月风电场部分故障记录见表1。
表1风电场故障记录表


通过表1可以看出，断线故障主要发生于变台门型架T接引线处。
2故障原因分析
考虑到断线故障多发生在变台门型架T接处，找出故障的关键因素，采取有针对性的方法和措施，就可以提高场内配电系统的安全运行水平。

2.1配电系统结构因素

（1）线路结构因素：由于风电场集电线路处于开阔地带，容易产生导线震动。而各支线除两端采用终端杆外，其余均使用直线杆，且线路走向垂直于主风向。所以集电线路本体容易发生风偏摆动。
（2）配电结构因素：变台隔离开关构架距集电线路边导线

4.5m，造成T接引线过长，引线驰度较大，易受风吹摆动。

（3）其他因素：T型线夹本身制造有缺陷，大风时易造成引线抽离。导线、T接引线在制造上有断股等缺陷或老化也会降低其机械强度，这些因素也能引起断线故障的发生。

2.2故障分析：

在低风速时，容易引起引线周期性的振动，导致引线断股进而造成断线事故。同时，长期低风速下持续摆动还会造成线夹及配电设备松动造成引线抽离，引起断线事故；在高风速时，由于线路本体风偏摆动较大，容易造成引线相间闪络，导致线路停电事故。T接引线断线后甚至发生与导线互相碰撞而形成相间短路，烧伤导线及金具，或者与构架拉弧造成跳闸而使线路停电。这样长期以来，由于这些部位的导线及引线容易发生风偏摆动，T接引线与T型线夹固定的地方，引线会因低风速下的持续振动与高风速下的大幅度摆动而在弯曲部位产生曲折疲劳，会逐渐产生单股的铝芯折断，继而由外层到内层发展到整个导线的断股。导线断股后，有效面积减少，机械强度降低，每股所受的拉力增加，因此便加速了断股的发展，同时未断股的电流密度增加，引起导线因过载而发热，最后造成断线。
综合分析可见，造成断线故障的主要原因是线路本体风偏摆动及变台构架T接引线风偏摆动造成的。
3防风治理原则与措施
线路的防风治理措施主要针对以上两条原因，通过控制线路风偏以及变台构架T接引线风偏摆动相结合的办法来实现控制风偏的目的。

3.1防风改造方案

（1）方案（一）
在变台构架T接位置约10m处，线路两边各架设一基拔稍杆，通过金具串实现线杆与导线、导线与导线相间连接，从而实现控制T接引线处风偏摆动的目的。
（2）方案（二）
在变台构架T接位置约10m处，线路下方布置一组门型构架，构架横梁上焊接一组复合横担，将集电线路导线绑扎固定于复合横担上，从而实现控制风偏摆动的目的。
（3）方案（三）
主要针对以上两条原因，分别采取措施控制线路风偏以及控制变台构架T接引线风偏摆动，以实现控制整个系统风偏的目的。线路防风措施：根据实际情况，在支线每基风机引上杆上安装防论文导读：施探讨结合风电场配电系统设计及施工、运行经验来看，目前控制风电场T接引线风摆的一个很好的办法是在风机引上杆处使用耐张杆，同时T接处距离尽量靠近耐张杆，最好保障在20m范围内，可以实现很好控制风摆的效果。所以在设计阶段为了确保输电线路的安全运行,采取相应措施,防止导、地线微风振动是必须的重要环节。同时，施工
风横担，以控制线路本体风偏。变台构架防风措施：由于变台隔离开关构架距线路边线较长，在线路另一侧再增加一套变台构架，两者之间通过导线连接。通过该导线与上方线路T接，以控制T接引线的风偏。
通过以上两者措施，就减少了T接引线风偏的外部因素，从而控制了风偏。

3.2改造方案对比分析

方案（一）虽然造价低、施工工期短，但是由于该方式使用组合金具串布置在三相导线之间，在长期运行中不断承受拉力和压力，这种拉—压（弯）交变应力可能导致金具连接处疲劳。 在舞动及风偏的作用下，导线之间相互靠近对金具产生挤压，使其承受弯矩和扭力，长期运行有可能导致配套金具故障的状况。而方案（二）同样工期短，但是由于该方式通常使用在变电所内，线路施工运行尚无经验。在大风等恶劣气象条件下，复合横担绑扎线容易松动断裂；
方案（三）虽然造价较高、施工工期较长，但该方案在不改变线路本源于：论文写作格式www.7ctime.com
体的前提下，能比较好的解决引线风偏问题。最终采用了该方案，改造取得了很好的效果。

3.3预防与控制措施探讨

结合风电场配电系统设计及施工、运行经验来看，目前控制风电场T接引线风摆的一个很好的办法是在风机引上杆处使用耐张杆，同时T接处距离尽量靠近耐张杆，最好保障在20m范围内，可以实现很好控制风摆的效果。所以在设计阶段为了确保输电线路的安全运行, 采取相应措施, 防止导、地线微风振动是必须的重要环节。同时，施工时提高安装质量，运行时对故障易发点加强维护，才能提高风电场配电系统的安全运行能力。
4结束语
本次通过对风电场场内配电系统断线故障的调查，分析认为导线的风偏摆动是造成风电场事故断线的重要原因。所以我们应该对于该问题给予充分重视，从设计、施工、运行各个环节采取必要的预防措施，才能提高配电系统的防风能力，最大限度的保证风电场的安全稳定运行。
参考文献：
赵建锋.架空线路的常见故障及预防措施[J].西北煤炭, 2007, (4): 22-24.
梅丽佳. 架空线路导线振动的危害及防振[J].江西电力,2005,(6):30-34.
作者简介：刘伟，（1986—），男，学士，助理工程师，从事风电场勘测设计工作。