風(fēng)電場(chǎng)集電線路地埋電纜常見故障分析與處理

朱平

摘要：隨著國(guó)家對(duì)能源的消耗不斷增大，促進(jìn)風(fēng)電的快速發(fā)展和擴(kuò)大。風(fēng)電場(chǎng)因其占地范圍廣，單臺(tái)機(jī)組容量較小，所以一般采用集電線路施工，將幾臺(tái)風(fēng)機(jī)電能匯聚后送至升壓站。作為地埋電纜施工的集電線路，其運(yùn)行穩(wěn)定與否，直接關(guān)系著風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電效益，加強(qiáng)對(duì)地埋電纜常見故障分析，提出故障查找及預(yù)防措施，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維具有實(shí)際意義。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電場(chǎng)集電線路地埋電纜;故障;處理

引言

集電線路是風(fēng)電場(chǎng)電能輸送的通道，目前集電線路電能輸送一般有兩種方式，一種是架空輸電線路，另一種是直埋集電電纜。架空輸電線路技術(shù)成熟，經(jīng)濟(jì)性好，但易受天氣影響，如大風(fēng)、覆冰和雷擊等，對(duì)空氣污穢、腐蝕等適應(yīng)性差，易發(fā)生污閃導(dǎo)致集電線路跳閘，在風(fēng)電場(chǎng)的應(yīng)用中受諸多因素限制。直埋集電電纜因不受雷擊、覆冰、大風(fēng)和大氣污穢等氣象條件影響，故障概率大大降低，且日常僅需要對(duì)電纜終端和接頭處進(jìn)行維護(hù)，具有維護(hù)方便、施工簡(jiǎn)單和施工周期短等優(yōu)點(diǎn)，在沿海及山地風(fēng)電場(chǎng)得到廣泛的應(yīng)用。

1風(fēng)電場(chǎng)電氣控制線路故障的解決程序

首先，仔細(xì)查看出現(xiàn)問題的設(shè)備，檢查內(nèi)容包括風(fēng)電場(chǎng)電氣維修工作所需的電氣工作原理圖、不同元件的位置圖，接線圖紙，以便于全面掌握儀表和設(shè)備的結(jié)構(gòu)狀況。其次，向操作人員詢問設(shè)備的運(yùn)行狀況，以便于了解其在以往的運(yùn)行中是否出現(xiàn)故障以及故障的位置，便于技術(shù)人員再次進(jìn)行故障的排查和處理。第三，針對(duì)設(shè)備的實(shí)際故障情況，分析產(chǎn)生的原因，與圖紙上的結(jié)構(gòu)位置相比照，準(zhǔn)確的確定故障的具體位置，以便于工作人員及時(shí)的開展維修工作。

2故障分析

集電線路電纜故障可概括為接地、短路、斷線三類，其故障類型主要有以下幾方面：三芯電纜一芯或兩芯接地;兩相芯線間短路;三相芯線完全短路;一相芯線斷線或多相斷線。當(dāng)集電線路發(fā)生故障時(shí)，可通過(guò)檢查保護(hù)動(dòng)作情況和風(fēng)機(jī)、箱變運(yùn)行情況初步判斷故障點(diǎn)（通過(guò)保護(hù)動(dòng)作判斷故障）。當(dāng)集電線路電纜發(fā)生故障，首先由相應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作跳開集電線路進(jìn)線斷路器，因此故障查找時(shí)應(yīng)先根據(jù)保護(hù)動(dòng)作記錄、故障時(shí)間內(nèi)集電線路上是否有工作和操作等初步判斷故障情況。發(fā)生相間及三相短路故障，應(yīng)由集電線路的過(guò)流保護(hù)或者速斷保護(hù)切除故障，速斷保護(hù)動(dòng)作時(shí)，應(yīng)注意檢查開關(guān)柜進(jìn)線及升壓站附近電纜接頭處是否因短路灼燒的痕跡。發(fā)生單相接地故障，應(yīng)先由集電線路零序保護(hù)切除故障，考慮到現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)整定配合問題，有可能會(huì)引起接地變或主變零序保護(hù)動(dòng)作，對(duì)于經(jīng)消弧線圈接地的風(fēng)電場(chǎng)，應(yīng)查看選線裝置是否正確選線。此外，還需考慮單相故障發(fā)展為相間及三相故障的情況。通過(guò)風(fēng)機(jī)及箱變運(yùn)行情況判斷故障。注意查看風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是否在故障前后報(bào)故障，特別是風(fēng)機(jī)變流器故障信號(hào)，可用來(lái)參考是否為風(fēng)機(jī)及箱變故障。及時(shí)檢查箱變高壓側(cè)熔斷器是否熔斷，低壓側(cè)斷路器是否動(dòng)作，非電量保護(hù)是否動(dòng)作。若熔斷器熔斷或低壓側(cè)斷路器跳閘，可進(jìn)一步拉開箱變高、低壓側(cè)開關(guān)對(duì)箱變進(jìn)行檢查。風(fēng)電場(chǎng)故障錄波裝置也是判斷集電線路故障的類別的重要手段，對(duì)照保護(hù)動(dòng)作信息，能更準(zhǔn)確、有效的進(jìn)行故障分析。

3地埋電纜常見故障排查與處理

3.1故障現(xiàn)象

風(fēng)電場(chǎng)集電線路地埋電纜一端連著箱變與風(fēng)機(jī)，另一端與升壓站開關(guān)柜相連，而箱變高壓側(cè)電纜一般為一進(jìn)一出，進(jìn)線來(lái)自于上一臺(tái)箱變，出線去往下一臺(tái)箱變。所以，當(dāng)集電線路出現(xiàn)故障時(shí)，對(duì)于主控室監(jiān)控人員來(lái)說(shuō)，主要直觀表現(xiàn)包括一臺(tái)或多臺(tái)風(fēng)機(jī)、箱變通訊同時(shí)中斷或集電線路開關(guān)跳閘等，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)巡視人員來(lái)說(shuō)，聽見電纜頭放電聲音或聞到電纜燒焦氣味也是故障的主要現(xiàn)象。當(dāng)然，故障發(fā)生時(shí)，從后臺(tái)也能監(jiān)控到電壓、電流異常波動(dòng)，并觸發(fā)故障錄波。

3.2故障查找

當(dāng)巡視過(guò)程中聽見電纜頭存在放電聲音或聞到電纜燒焦氣味，應(yīng)立即通知主控室對(duì)該集電線路停電，進(jìn)而處理。若出現(xiàn)一臺(tái)或多臺(tái)風(fēng)機(jī)、箱變通訊中斷的情況，在排除風(fēng)機(jī)、箱變本身故障后，應(yīng)在停電后到現(xiàn)場(chǎng)察看，是否為通訊中斷的所有箱變中第一臺(tái)高壓側(cè)電纜頭爆裂所致。當(dāng)出現(xiàn)集電線路開關(guān)跳閘時(shí)，由于一般集電線路較長(zhǎng)，查找故障將較為繁雜。首先，應(yīng)通過(guò)監(jiān)控后臺(tái)及保護(hù)裝置報(bào)文確認(rèn)保護(hù)動(dòng)作情況，并結(jié)合故障錄波情況初步分析判斷故障類型與故障相別。接下來(lái)可通過(guò)絕緣搖表在線路一端測(cè)量各相的絕緣電阻具體確定故障類型和相別。當(dāng)相對(duì)地或相間絕緣電阻低于100kΩ時(shí)，為低電阻接地或短路故障;當(dāng)相對(duì)地或相間絕緣電阻低于正常值較多，但高于100kΩ時(shí)，為高電阻接地故障;當(dāng)相對(duì)地或相間絕緣電阻均正常時(shí)，應(yīng)進(jìn)行導(dǎo)體連續(xù)性試驗(yàn)，檢查是否為斷線故障。由于集電線路較長(zhǎng)，可通過(guò)解開若干臺(tái)箱變高壓側(cè)電纜頭進(jìn)行逐段檢查，以便縮小故障查找范圍，快速鎖定故障電纜段，最后通過(guò)電纜故障定位儀對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)備定位。

3.3故障處理

一般情況下，當(dāng)電纜頭爆裂后，需切除故障部分，重新制作電纜頭。當(dāng)電纜由于絕緣降低或擊穿致相對(duì)地或相間短路時(shí)，也需切除故障部分，并加裝電纜中間接頭，完成電纜續(xù)接，消除故障。而對(duì)于電纜頭放電，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況采取加強(qiáng)絕緣、緊固電纜頭固定螺栓或其他有效的方式進(jìn)行處理，電力電纜受潮后，一般使用大電流發(fā)生器進(jìn)行加熱干燥處理，從而提高電纜的絕緣電阻。如果沒有大電流發(fā)生器，可以參考交流電焊機(jī)的工作原理，使用多臺(tái)交流電焊機(jī)，代替大電流發(fā)生器，對(duì)受潮電纜進(jìn)行干燥處理，提高絕緣電阻。

4施工及運(yùn)維中地埋電纜故障預(yù)防措施

4.1施工過(guò)程中預(yù)防措施

針對(duì)電纜常見故障類型，在施工過(guò)程中應(yīng)從以下幾方面加強(qiáng)管控，最大限度降低電纜故障風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)當(dāng)故障出現(xiàn)后便于維護(hù)：一是優(yōu)化電纜鋪設(shè)路徑，防止重型車輛對(duì)運(yùn)行中的電纜進(jìn)行碾壓，減少跨道路和交叉鋪設(shè);二是電纜溝開挖、回填、電纜放線和電纜頭制作應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)范和相關(guān)工藝施工;三是對(duì)于上、下坡電纜呈S型擺放，并加裝固定樁，防止電纜因回填土下沉或雨水沖刷而承受機(jī)械拉力;四是在電纜頭位置做好電纜預(yù)留，以便當(dāng)故障電纜切除后可重新制作電纜頭，并根據(jù)需要設(shè)置電纜井對(duì)中間接頭進(jìn)行保護(hù);五是按照規(guī)范要求完成交接試驗(yàn)，確保電纜各項(xiàng)電氣性能合格;六是做好電纜鎧裝及屏蔽層接地，在電纜兩端安裝避雷器，做好雷擊過(guò)電壓和工作過(guò)電壓防護(hù);七是在按規(guī)范要求設(shè)置電纜標(biāo)樁，防止地埋電纜遭到人為破壞。

4.2運(yùn)維過(guò)程中預(yù)防措施

運(yùn)維過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)電纜的日常巡視，重點(diǎn)關(guān)注負(fù)荷較大及高溫天氣下電纜運(yùn)行情況，做好電纜頭紅外測(cè)溫工作，定期做好電纜預(yù)防性試驗(yàn)，并對(duì)歷次試驗(yàn)數(shù)據(jù)與交接試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，判斷電纜的運(yùn)行情況，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障隱患，將故障扼殺在萌芽狀態(tài)，確保地埋電纜安全穩(wěn)定運(yùn)行。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，風(fēng)電場(chǎng)的電氣線路工作狀況對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電工作有重要的影響，技術(shù)人員需要結(jié)合線路的實(shí)際布置以及連接狀況進(jìn)行及時(shí)的檢修，對(duì)于出現(xiàn)故障的線路，通過(guò)采用合理的檢測(cè)方法確定故障位置，然后分析故障原因，采取有針對(duì)性的、合理的維修辦法，保證線路的正常工作，保證風(fēng)電場(chǎng)穩(wěn)定、持續(xù)的供電工作。

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