风电线路常见故障与解决策略研究

风电线路常见故障与解决策略研究

马小源

（国网山西省电力公司大同供电公司山西大同037008）

摘要：随着科学技术水平不断提升，输电线路检修技术日新月异。但是在风电线路中却依旧存在许多故障问题没有得到彻底解决，这直接影响了我国千万家用户的正常生活，甚至可能引发用电安全事故。本文从风电线路常见故障入手，针对性地提出了一些有效的解决策略，以期为我国风电线路的检修提供指导。

关键词：风电线路；线路故障；解决策略

近些年，随着新能源的重视，我国风电装机容量不断增加，风电场集电线路和送出线路长度也不断增加,同时其结构构成也越发繁杂。风电线路通常包括连接各风力发电机至升压站的集电线路和升压站至变电站的送出线路。集电线路通常为35千伏，而送出线路通常为220千伏或110千伏。由于风力发电的特点，风电线路所处地理环境和自然环境较为恶劣，加之春秋冬季发电，夏季检修的特点，从而成为了故障的高发区。因此，对于风电线路常见故障及其解决策略进行探究具有重要的意义。

1风电线路的常见故障

1.1雷击故障

风电线路多处于山区，雷害成为输电线路安全的重要因素。雷击闪络发生后，由于空气绝缘为自恢复绝缘，被击穿的空气绝缘强度迅速恢复，原来的导电通道又变成绝缘介质，因此当重合闸动作时，一般重合成功。雷击跳闸往往引起绝缘子闪络放电，造成绝缘子表面存在闪络放电痕迹。一般来说，绝缘子发生雷击放电后，铁件上有熔化痕迹，瓷质绝缘子表面烧伤脱落，玻璃绝缘子的玻璃体表面存在网状裂纹。当然，雷击也可能引起永久性故障，一般有三种情况：瓷绝缘子脱落、避雷线断线、导线断线。

1.2鸟害故障

风电线路多远离城镇和村庄，自然环境相对较好，人类活动影响较小，鸟害也就成为影响线路安全的一项重要因素。造成鸟害故障原因主要为鸟类筑巢和鸟粪闪络。鸟类在杆塔上造窝筑巢，当它们叼着湿润长草、藤蔓植物或金属丝等导电性异物停留在杆塔横担、悬垂绝缘子均压环上时或穿越靠近杆塔构件与导线绝缘间隙时，导线通过异物对杆塔放电，造成接地短路跳闸故障；遇大风天气时，鸟窝可能被大风吹散，则会使树枝或鸟窝里的金属丝等具有导电性的杂物落在导线上，造成接地跳闸故障。大型鸟类在杆塔上栖息，由于排粪会使绝缘子污染，在空气潮湿、大雾时易发生闪络事故。

1.3覆冰故障

导线覆冰主要发生在严冬或初春季节，当气温降至-5℃～0℃，风速在3～15m/s时，空气中的很小的过冷却水碰到导线，使得液体的过冷却水发生形变后依附在导向上面形成雾凇。如遇大雾或小雨加雪，则在导线上形成雨凇；如果气温继续下降，冻雨和雪则在粘结强度很高的雨凇冰面上迅速增长，形成冰层。如果气温继续下降，在原来的冰层外层会积覆雾凇。这种过程将导致导线表面形成雨凇一混合淞一雾凇的复合冰层。覆冰对线路的危害有过负荷、覆冰舞动和脱冰跳跃、绝缘子冰闪，会造成杆塔变形、倒塔、导线断股、金具和绝缘子损坏、绝缘子闪络等事故。

1.4大风故障

风电线路不可避免的影响就是大风故障，即大风影响输电线路的常安全运行。通常由大风造成的故障有两类：(1)风力超过杆塔的机械强度而发生的杆塔倾斜或歪倒所引起的事故。(2)风力过大使导线承受过大风压，产生导线摆动以及在空气紊流作用下导致的导线同期摆动，从而引起导线之间相互碰撞而造成相间短路、闪络放电以至引起停电事故。产生大风故障的原因主要有：(1)设计方面。基准设计风速考虑不太合理，设计裕度不足，设计风荷载时未考虑阵风的动力效应等。(2)施工方面。遗留的缺陷未及时处理：如基础未夯实，拉线夹角不符合要求等。(3)客观因素。客观气象恶劣，风速超过了设计值。(4)运行维护方面。线路缺陷未及时发现或处理等。如塔材被盗未及时发现，基础埋深不足，卡盘外露等。

2风电线路常见故障的解决策略

2.1雷击故障解决策略

新建110kV～220kV线路应沿全线架设双根架空地线。架空地线的保护角应符合规程要求，山区线路尽量采用小保护角，在坡度较大地区宜采用负保护角；根据不同地区雷电活动的剧烈程度，在满足风偏和导线对地距离要求的前提下，可适当增加绝缘子片数或加长复合绝缘子结构长度，对复合绝缘子可在其顶部（接地端）增加一片大盘径空气动力型绝缘子，以提高线路的耐雷水平；对瓷绝缘子，还应加强零值、低值绝缘子的检出工作；积极开展雷电观测，掌握雷电活动规律，确定雷害多发区。对雷击跳闸较频繁的线路,找出易击点，采取综合防雷措施（包括降低杆塔接地电阻、改善接地网的敷设方式、适当加强绝缘、增设耦合地线、使用线路型带串联间隙的金属氧化物避雷器等手段），降低线路的雷击跳闸率和事故率；采取降阻措施须经过技术经济比较，在土壤电阻率较高的地段，可采用增加垂直接地体、加长接地带、改变接地形式、换土或采用接地新技术（如接地模块）等措施，慎用化学降阻剂。在盐碱腐蚀较严重的地段，接地装置应选用耐腐蚀性材料或采用导电防腐漆防腐；重视接地引下线的运行维护工作，腐蚀严重地区适当增大接地引下线的截面，在雷雨季节加强接地引下线与（杆）塔连接情况的检查。

2.2鸟害故障解决策略

针对鸟类故障的解决而言，需要本着“防范为主”的治理策略。在新线路投运时，应当根据当地鸟害情况安装线路防鸟装置。110千伏、220千伏防鸟装置保护范围为以绝缘挂点为圆心，半径分别为0.25米和0.55米的圆。鸟害多发区域应及时安装防鸟装置，如防鸟刺、防鸟档板、悬垂串第一片绝缘子采用大盘径绝缘子、复合绝缘子在横单侧采用防鸟型均压环。线路运行单位，要制定科学、合理的巡查计划，专人定期巡检线路，以便及时发现和处理输电线路杆塔上部已经建有的鸟巢，避免其对后续的输电线路运行产生不利影响。

2.3覆冰故障解决策略

处于重冰区的线路，应按照《重覆冰架空输电线路设计技术规程》（DL/T5440-2009）进行设计，可适当增加耐张塔的使用比例、减小杆塔档距或适当增加导地线、金具等的承载能力；对设计冰厚取值偏低、抗冰能力弱而又未采取防覆冰措施的位于重冰区的线路应进行改造，尤其是跨越峡谷、风道、垭口等的高海拔地区线路，使其具备相应的抗冰能力；加强对线路杆塔的检查巡视，发现问题及时消除。线路遭受恶劣天气危害时应组织人员进行特巡，当线路导地线发生覆冰、舞动时应做好观测记录（如录像、拍照等），并对杆对覆冰厚度超过设计冰厚的线路，可采取如下的措施预防冰害事故，即：其一，消除导线上覆冰，具体方法包括大电流融冰法、机械除冰法和被动除冰法。其二，要防止绝缘子覆冰闪络，具体措施包括：增大绝缘子的伞间距离；改变绝缘子串的安装形式；在绝缘子串之间插入大伞径绝缘子，以阻断冰桥的形成；加强对绝缘子串的清扫，保持绝缘子清洁，减少绝缘子表面的积污量，以降低绝缘子串发生冰闪的几率。

2.4大风故障解决策略

在风口地带或季风较强地区，新建线路杆塔除按要求采用防盗螺栓外，其余螺栓应采取防松措施。对运行中的杆塔也应按此要求进行改造和完善，并做好日常巡视及检查，必要时可增加防风拉线。故障多发地区的线路，可采取如下预防措施：其一，已加装防舞装置的线路，应加强对防舞装置的观测和维护，对超过设计冰风阈值发生的舞动应及时采取应对措施。其二，对已发生过舞动的线路，应及时进行检查和维修，并积极开展防舞研究，采取防舞措施（如加装防舞装置），以降低舞动发生的几率，减小舞动造成的损失。其三，未加装防舞装置的线路，舞动易发季节到来时，运行部门应加强观测，并制定应急预案。其四，加装防舞装置的同时应考虑防微风振动的要求，并进行必要的防振试验或现场测试，确保线路的安全运行。

总之，随着社会的快速发展，风电已经成为社会生产和生活中必不可少的组成部分，这对风电线路运行性能提出了更高要求。但是在气候等因素因素的影响下，其经常会出现鸟害、雷击、大风、覆冰等故障问题，这对线路供电的稳定性和安全性产生了不利影响，影响了人们的生产和生活。鉴于此，笔者针对常见的故障提出了一些切实可行的解决对策，以期可以提升我国风电线路的整体质量，确保电力供应的稳定性和安全性。

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