35kv集电线路质量控制要点

35kv集电线路质量控制要点

张立山

中国能源建设集团天津电力建设有限公司天津300000

摘要：风力发电是中国电力建设的重要组成部分。在国家对新能源企业的大力扶持下，风电行业发展迅速，风电场建设也迅速发展。风电场35kV集电线路在能量集输中起着关键作用，影响集电线路安全稳定运行的因素很多，本文就35kv集电线路质量控制要点进行了探讨。

关键词：35kv；集电线路；质量控制要点

前言

集电线路作为风电场重要设备，是确保风电场电能能够正常输出的基础，当风电场集电线路安全可靠的运行，才能保证风电场的正常运行发电，创造经济效益。而集电线路又受到输电介质的影响，目前，我国风电场的集电线路主要使用2种线种型式，一是架空集电线路，二是电缆集电线路。

1集电线路路径选择

结合风机布置情况，经现场勘测，尽量取直主干线路路径，少设分支线，减少路径长度，降低建设成本。场内电缆采用直埋敷设，大多数风电场所在的地形、地势比较复杂，更多的采用沿道路敷设的方案，虽然不是理论上的最佳方案，但结合安全性、经济性、合理性以及后期施工等因素综合考虑；

风电场大多数离城市的距离相对较远，一般情况下会存在与其它管线交叉的情况。例如输油管线、热力管线等、国防光缆。遇到这种情况，若能够通过较短距离的绕路避开相关的管线是最好。若无法避免交叉，则需要满足相关规范的距离要求并做好相应的保护措施。

避开规划中需要施工的地方，在路径方案上要进行合理避让，避免后续因为施工引起线路故障，导致不必要的损失。终端杆塔与风机的距离一般为40~60m；

尽量避免电缆可能受到的各种损害，如机械损坏、振动、化学腐蚀、水浸泡、热辐射、鼠虫危害等；

便于施工及维修，电缆敷设作为地下工程，存在许多不确定的因素，在路径选择的时候，要结合现场实际情况尽可能的避免受到上述因素的影响。若无法避免，应选择符合现场实际情况要求的电缆并做好相关保护措施。

2风电场集电线路保护选择性方案分析

2.1箱变高压侧装设断路器

为了使集电线路保护具有选择性，箱变高压侧需装设断路器。箱变高压侧装设断路器之所以在前几年未大规模应用，主要是因为采用箱变高压侧装设断路器方案会使整个工程造价增加，每台箱变投资约增加1倍。但随着风机装机容量的不断扩大，整个系统的安全性与箱变部分增加的投资相比则更为重要，同时为了缩短停电时间，增加发电量，风电场建设单位也越来越倾向于采用在箱变高压侧装设断路器的方案。

2.2GOOSE网络的应用

在箱变高压侧装设断路器，集电线路采用短时限方向电流速断保护，可解决集电线路保护选择性问题，但不能缩短集电线路主保护的跳闸时间，需借助区域选择性联锁跳闸技术对保护方案加以改进。区域选择性联锁跳闸技术是下级设备与上级设备之间通过通信和数据交换实现选择性跳闸，该技术的关键点是利用快速、可靠的GOOSE网络。GOOSE替代了传统硬接线的通信方式，为逻辑节点间通信提供了快速高效的方案。GOOSE报文不仅可传输状态信息、模拟量信息，还可传输时间同步信息，在实现网络化连接的同时极大地节省了二次电缆的敷设，降低了变电站建设和维护的成本。智能变电站中GOOSE服务主要用于一次设备、智能单元等与间隔层保护测控装置之间的信息传输，包括传输跳合闸信号或命令，不同类型的GOOSE报文（保护跳闸命令传送、开关位置信号、一次设备状态信号等）优先级不同。GOOSE的一个典型应用是实现防误闭锁功能。风电场站控层、间隔层均具有防误闭锁功能，间隔层测控装置通过GOOSE报文实时获取并判别隔离开关位置状态，从而实现全站防误闭锁。通过专用组态软件，可以完成全站防误逻辑的组态。程序化控制是指通过计算机监控系统预先设定的程序对变电站设备进行系列化操作。进行程序化控制时，调度中心或变电站内发出的操作命令是批命令，由监控系统根据遥测、遥信的变化判断每一步操作是否完成，只有确认该操作完成才进行下一步操作，否则立即停止程序化控制，并给出告警提示。程序化控制的流程如下：①在监控后台生成全部典型操作票，并导入远动装置中；②在监控后台进行程序化控制时，如开关状态变化，远动装置可根据开关状态变化的遥信量查找到相应操作票，将本操作票传送到监控后台进行核对，核对正确后监控后台向远动装置下发控制命令；③当有事故发生，或者操作票中控制对象防误闭锁时，远动装置会立即中断程序化控制并提示中断原因。监控后台检查相关测量值和设备的状态，根据自动电压无功控制（AVC）可以自动发出投入或切除电容器、电抗器的指令，以实现对电网电压和功率因素的自动调节。AVC的逻辑功能包括闭锁逻辑、控制策略、提示信息输出功能、整定及统计功能等。自动调节和控制功能启动或停止，均可以产生操作报告并可打印输出。GOOSE是IEC61850标准中用于满足风电场中快速、可靠通信要求的一种报文机制。GOOSE网络是智能开关的过程层接口与间隔层设备之间的网络，其数据内容是智能开关与间隔层设备之间以及间隔层设备之间的开入、开出数据。GOOSE网络将传统的硬接点信号全部转换为网络信号进行传输。利用GOOSE的这一特点，只要在箱变高压侧装设断路器的基础上，对二次设备的配置进行优化，采用当前最为先进的具有嵌入式IEC61850通信功能、支持高速GOOSE对等通信的数字化保护装置，保护装置之间利用GOOSE网络传输联锁跳闸信号，就可以实现集电线路保护有选择性的跳闸，且跳闸时间大大缩短。为了保证箱变保护装置与集电线路保护装置之间的通信安全、可靠、快速，GOOSE网络采用双星型网。每条集电线路在风电场内设置2台GOOSE网络交换机，集电线路上的每台箱变保护装置通过光缆连接到风电场GOOSE网络交换机。所有的集电线路在升压站共设2台GOOSE网络交换机，每条集电线路的保护装置通过超五类线连接到升压站GOOSE网络交换机。风电场GOOSE网络交换机与升压站GOOSE网络交换机通过光缆相连，箱变数字化保护装置和集电线路数字化保护装置经GOOSE交换机，利用GOOSE网络传输联锁跳闸信号。

3集电线路故障控制措施——以雷击跳闸故障为例

以某风电场雷击跳闸的改进措施为例，对35kV集电线路输电走廊地形、地貌的现场勘察调研，同时以雷电定位系统统计的输电走廊落雷密度数据为基础，结合线路的绝缘配置和实际运行维护情况，对防雷击跳闸的改进措施如下：

3.1安装线路型避雷器

经验表明，在复杂地形下，可控放电避雷针、塔头侧向避雷针等防雷措施实际使用效果不佳，线路避雷器是通过实践证明为有效的防雷手段，因此应选择线路避雷器作为主要整治手段。采用线路避雷器更有利于防止线路雷击跳闸，在易雷击杆塔全相安装线路避雷器，考虑到线路避雷器的安全性，选取带间隙的线路避雷器（纯空气间隙最佳），综合考虑对雷电流的耐受能力，建议增加避雷器的通流能力，选择方波能力应，>600A，额定电压应I>42kV的线路避雷器。

3.2提高线路外绝缘水平

对于平均海拔高度>3000m的35kv线路，应该根据《绝缘配合第1部分：定义、原则和规则》（GB311．1——2012）进行外绝缘海拔修正，直线塔绝缘子串绝缘子片数应I>5片，耐张塔绝缘子片数应I>6片，在条件允许的情况下增加1～2片绝缘子。

3.3做好输电线路防雷特性的设计审查工作

对输电线路穿越重雷区、山区、土壤电阻率高的地区，要贯彻国家电力行业有关防雷的设计技术规程、标准要求，参照国家电网公司有关防雷的技术标准、规程规范和反事故技术措施实施细则，确保输电线路的防雷保护设计符合当地线路安全运行的需要。对雷击频发地区的线路应通过提高防雷设计标准，如采取加强绝缘、采用负保护角，提高输电线路的耐雷水平。对新建线路穿越重雷区，要提高防雷设计标准。

结束语

通过对集电线路型式、特点及架空集电线路主要故障的分析，提出可行的改进处理措施，为后续风电场集电线路的设计、选型、改造提供了参考和借鉴。

参考文献：

[1]李占儒．风电场35kV集电线路跳闸原因分析[J]风能，2017（12）：60一62．

[2]费少锋．风电场集电线路杆塔雷击原因和防雷接地优化保护措施[J]．电力建设，2016（8）：228—229．