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中国电业【2020年第7期】

  • ID:271850
  • 浏览:5505
  • 学科:产业经济
  • 更新时间:2020-07-17 15:16:34
  • 期刊: 中国电业
内容简介
《中国电业》杂志创办于1950年,是全国电力行业创办时间最早、覆盖面最广、影响最大的杂志。杂志以多种形式准确、及时、深刻地反映电力工业的改革和发展,以深度调查和理论探讨形成独到风格,在国际国内及电力行业内外都有较大影响,在电力媒体中长期处于领军位置。

风电场集电线路地埋电缆常见故障分析与处理

2020-07-17 15:20:36 产业经济 肖广民
资料简介

摘要:风电场因其占地范围广,单台机组容量较小,所以一般采用集电线路施工,将几台风机电能汇聚后送至升压站。作为地埋电缆施工的集电线路,其运行稳定与否,直接关系着风电场的发电效益,加强对地埋电缆常见故障分析,提出故障查找及预防措施,对风电场运维具有实际意义。

风电场集电线路地埋电缆常见故障分析与处理

肖广民

新疆风能有限责任公司 新疆 830001

摘要:风电场因其占地范围广,单台机组容量较小,所以一般采用集电线路施工,将几台风机电能汇聚后送至升压站。作为地埋电缆施工的集电线路,其运行稳定与否,直接关系着风电场的发电效益,加强对地埋电缆常见故障分析,提出故障查找及预防措施,对风电场运维具有实际意义。

关键词:风电场集电线路;地埋电缆;常见故障;分析与处理

引言

根据中国电力企业联合会发布的《中国电力行业年度发展报告2019》,截至2018年底,我国并网风电18427万千瓦,达到新规模。但是,近年来风电场集电线路故障多发,某一线路故障将导致所接风机全部脱网,造成较大电量损失。针对风电场集电线路故障,文章分析了故障原因,提出了处理措施,为风电场集电线路管理提供了参考。

1.风电场集电线路地埋电缆故障原因

在风电场集电线路中,埋地电缆不受周围气象环境影响。随着埋地电缆数量的增多,其故障发生的数量也在增多,风电场运行的安全受到了严重威胁。导致埋地电缆发生故障有很多方面的原因:当埋地电缆受到外力挤压损伤而产生一定的机械损伤时,电缆在使用过程中容易发生被击穿的危险;当埋地电缆处于长期大负荷运行的工况下,电缆缆芯温度过高,电缆绝缘层容易老化,绝缘层受损处和电缆接头处容易被击穿;埋地电缆长期处于地下潮湿环境,外保护层易受化学电腐蚀,最终导致电缆被击穿;电缆接头容易受到施工人员施工工艺的影响,导致电缆接头不符合标准,导致绝缘性降低而被击穿。这些故障最终的反映形式即为埋地电缆温度以及应变的改变。然而电缆温度变高和应变增大一般过程缓慢,只要我们能够对埋地电缆实时监测,就能在故障发生前有效预警,甚至杜绝事故的发生。

2风电场集电线路地埋电缆故障检测

2.1传统电力电缆温度监测方法

当某个地区停电之后,工作人员人工检查后确认埋地电缆故障的大概区域,因此需要挖开相关区域的整个电缆沟,耗费巨大的人力物力。对埋地电缆传统的的检测方法,主要是对电缆的温度进行监测。在传统的电缆温度监测系统中,使用最多的温度传感器按是否与电缆直接接触可以分为接触式和非接触式温度传感器。

通过对电缆故障点的总结,在故障高发处需要对电缆的的关键部位安装传感器进行温度监测,常用的有热电阻、热电偶等,再利用上位机处理采集到的温度数据,发现异常情况及时报警。但是,由于这类接触式传感器在工作时,检测到的信号都需要通过金属导线进行传输,因此信号在传输过程中很容易受到电磁干扰,从而计算出的温度数据易被干扰。并且,这类传感器工作一定时间后就需要更换,因此系统的稳定性不好,同时造成成本较高。而且一般情况下,这种点式温度监测方法只能监测埋地电缆的某些局部位置,并且数据传输的距离较短。

还有采用非接触式传感器的监测方法,这类非接触式传感器主要使用的是红外温度传感器。这种监测方法不受腐蚀环境下的影响,但是只能对电缆某些关键点检测,在对电缆表面温度监测视,容易受电缆周围环境温度和磁场干扰。

在光纤光栅监测电缆领域,主要基于FBG和拉曼散射这两种方式。在早期,基于拉曼散射原理的光纤光栅温度传感器得到了人们的利用,这种传感监测技术是基于光强的,因此对光的强度要求很高。拉曼散射的测温方法会去除电缆线路中的异常温度点,因此,在某点出现故障时无法识别。在这种方法中,如果系统使用的光源不稳定,将会对系统检测结果带来严重影响,因此必须使用高功率的激光光源。同时,如果连接处发生一些光强损耗或者甚至是光缆的位置有微小的变动,这些情况都会导致系统的光强减弱,光强的变化使得系统检测结果随之发生改变,解调出来的光波波长的准确性无法得到有效保障。

光纤布拉格光栅温度传感器抗电磁干扰能力强,适合强电磁环境,同时可以在线路中针对高故障率的点单独设点、重点监测,且价格便宜成本低。光纤布拉格光栅温度传感技术是基于中心波长的监测技术。在整个监测系统中,即便出现例如光源功率不稳定或者各器件连接处有光损耗等情况时,光波波长大小不变。同时,由于光纤布拉格光栅对于外界温度以及应变有极高的敏感度,抗电磁干扰能力强,适宜在埋地电缆的环境中进行稳定长期的监测。

2.2光纤光栅传感器

在近几十年的研究中,我们发现光纤光栅传感器具有易构成分布式网络、耐腐蚀能力好、精度高、结构简单、尺寸小、抗电磁能力干扰强等优点,因此在电气监测领域比传统的电力传感器要具有很强的优。

(1)抗电磁能力干扰强由于光纤光栅是绝缘体,光纤光栅传感器是通过光信号传递信息,因此不会受到电磁的干扰,抗电磁干扰性能良好,还不会影响周围的电磁场分布,在强磁场场合的测量以及一些高电压环境,实现了非电检测本质安全;

(2)耐腐蚀能力好光纤表面涂有特殊材料,耐酸碱性能力强,适用于结构的长期安全监测;

(3)测量精度高由于光纤光栅传感器使用的是光测量,精度一般为微米的量级甚至纳米级别,比一般的电类传感器高得多。并且工作频带较宽,损耗较低,在远距离时还可以保证较高的测量精确度;

(4)易构成分布式网络光纤光栅传感器可以与波分复用和时分复用技术相结合,容易构成各种形式的光纤传感网络,可以实现全方位的、多点、分布式测量;结构简单,尺寸小光纤光栅传感器体积较小,因此可以适用于很多应用场合,同时容易嵌入材料内部,在弹性范围内外形可变。

3.风电场集电线路地埋电缆处理措施

3.1完善风电场集电线路地埋电缆监督与管理

对风电场集电线路地埋电缆工作进行完善监督、管理,这要从电缆制作和选择材料角度出发,对其进行合理监督管理。同时,电缆的铺设过程也要受到监督管理。面对材料选择和制作的时候,就要从电缆的具体制作标准出发,对其进行严格的把关。开展铺设工作的时候,就要发挥出监督管理的作用。比如,紧紧围绕电路设计的实际标准,让电缆铺设工作顺利执行。施工中可能会对电缆形成损害,这也是要进行监督和管理的一个重要方面。在完成铺设之后,则要对工作的质量和检测进行检查,面对不合格项目就要进行及时处理,让故障得到有效的扼制。

3.2对风电场集电线路地埋电缆检查周期缩短

风电场集电线路也获得了丰富的发展机会,风电场集电线路设计的时候也携带了十分明显的复杂性。如果出现了管理上的疏忽,就会隐藏很多的安全隐患。因此,要在地埋电缆的检查上加大力度。比如,可以针对该项工作培养出专业化人员,对地埋电缆的日常维护工作进行负责。在检查中要对周期进行缩短,要求工作人员编写检查报告,让维护工作稳定运行。这样,可以让检查的范围得到控制,保证电力系统顺利稳定的工作,拥有合理和安全的环境。

结语

综上所述,风电场集电线路展现出了十分高的科技含量。地埋电缆在发生故障方面,也是源于很多因素。科学技术发展的同时,让风电场信息拥有十分快速的传播效率,但是也让地埋电缆问题的解决更加困难。所以,对科学技术进行合理运用,对地埋电缆问题进行处理,要实行深度研究和探索模式。工作人员通过自身专业扎实的知识,把地埋电缆故障的影响控制在最小范围内。

参考文献

[1]高彩霞.风电场常见电气线路的故障诊断与排除[J].有色金属文摘,2017,30(2):56-58.

[2]李鹏,张渊.浅谈风电场集电线路的设计与研究[J].城市建设理论研究,2018.

[3]戴文杰.关于风电场集电线路型式的选择探讨[J].科技风,2017(17):5.