风电场集电线路地埋电缆常见故障分析与处理
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摘要：随着国家对能源的消耗不断增大，促进风电的快速发展和扩大。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;故障;处理
引言
集电线路是风电场电能输送的通道，目前集电线路电能输送一般有两种方式，一种是架空输电线路，另一种是直埋集电电缆。架空输电线路技术成熟，经济性好，但易受天气影响，如大风、覆冰和雷击等，对空气污秽、腐蚀等适应性差，易发生污闪导致集电线路跳闸，在风电场的应用中受诸多因素限制。直埋集电电缆因不受雷击、覆冰、大风和大气污秽等气象条件影响，故障概率大大降低，且日常仅需要对电缆终端和接头处进行维护，具有维护方便、施工简单和施工周期短等优点，在沿海及山地风电场得到广泛的应用。
1风电场电气控制线路故障的解决程序
首先，仔细查看出现问题的设备，检查内容包括风电场电气维修工作所需的电气工作原理图、不同元件的位置图，接线图纸，以便于全面掌握仪表和设备的结构状况。其次，向操作人员询问设备的运行状况，以便于了解其在以往的运行中是否出现故障以及故障的位置，便于技术人员再次进行故障的排查和处理。第三，针对设备的实际故障情况，分析产生的原因，与图纸上的结构位置相比照，准确的确定故障的具体位置，以便于工作人员及时的开展维修工作。
2故障分析
集电线路电缆故障可概括为接地、短路、断线三类，其故障类型主要有以下几方面：三芯电缆一芯或两芯接地;两相芯线间短路;三相芯线完全短路;一相芯线断线或多相断线。当集电线路发生故障时，可通过检查保护动作情况和风机、箱变运行情况初步判断故障点（通过保护动作判断故障）。当集电线路电缆发生故障，首先由相应的保护动作跳开集电线路进线断路器，因此故障查找时应先根据保护动作记录、故障时间内集电线路上是否有工作和操作等初步判断故障情况。发生相间及三相短路故障，应由集电线路的过流保护或者速断保护切除故障，速断保护动作时，应注意检查开关柜进线及升压站附近电缆接头处是否因短路灼烧的痕迹。发生单相接地故障，应先由集电线路零序保护切除故障，考虑到现场保护整定配合问题，有可能会引起接地变或主变零序保护动作，对于经消弧线圈接地的风电场，应查看选线装置是否正确选线。此外，还需考虑单相故障发展为相间及三相故障的情况。通过风机及箱变运行情况判断故障。注意查看风机监控系统是否在故障前后报故障，特别是风机变流器故障信号，可用来参考是否为风机及箱变故障。及时检查箱变高压侧熔断器是否熔断，低压侧断路器是否动作，非电量保护是否动作。若熔断器熔断或低压侧断路器跳闸，可进一步拉开箱变高、低压侧开关对箱变进行检查。风电场故障录波装置也是判断集电线路故障的类别的重要手段，对照保护动作信息，能更准确、有效的进行故障分析。
3地埋电缆常见故障排查与处理
3.1故障现象
风电场集电线路地埋电缆一端连着箱变与风机，另一端与升压站开关柜相连，而箱变高压侧电缆一般为一进一出，进线来自于上一台箱变，出线去往下一台箱变。所以，当集电线路出现故障时，对于主控室监控人员来说，主要直观表现包括一台或多台风机、箱变通讯同时中断或集电线路开关跳闸等，对于现场巡视人员来说，听见电缆头放电声音或闻到电缆烧焦气味也是故障的主要现象。当然，故障发生时，从后台也能监控到电压、电流异常波动，并触发故障录波。
3.2故障查找
當巡视过程中听见电缆头存在放电声音或闻到电缆烧焦气味，应立即通知主控室对该集电线路停电，进而处理。若出现一台或多台风机、箱变通讯中断的情况，在排除风机、箱变本身故障后，应在停电后到现场察看，是否为通讯中断的所有箱变中第一台高压侧电缆头爆裂所致。当出现集电线路开关跳闸时，由于一般集电线路较长，查找故障将较为繁杂。首先，应通过监控后台及保护装置报文确认保护动作情况，并结合故障录波情况初步分析判断故障类型与故障相别。接下来可通过绝缘摇表在线路一端测量各相的绝缘电阻具体确定故障类型和相别。当相对地或相间绝缘电阻低于100kΩ时，为低电阻接地或短路故障;当相对地或相间绝缘电阻低于正常值较多，但高于100kΩ时，为高电阻接地故障;当相对地或相间绝缘电阻均正常时，应进行导体连续性试验，检查是否为断线故障。由于集电线路较长，可通过解开若干台箱变高压侧电缆头进行逐段检查，以便缩小故障查找范围，快速锁定故障电缆段，最后通过电缆故障定位仪对故障点进行准备定位。
3.3故障处理
一般情况下，当电缆头爆裂后，需切除故障部分，重新制作电缆头。当电缆由于绝缘降低或击穿致相对地或相间短路时，也需切除故障部分，并加装电缆中间接头，完成电缆续接，消除故障。而对于电缆头放电，可根据现场实际情况采取加强绝缘、紧固电缆头固定螺栓或其他有效的方式进行处理，电力电缆受潮后，一般使用大电流发生器进行加热干燥处理，从而提高电缆的绝缘电阻。如果没有大电流发生器，可以参考交流电焊机的工作原理，使用多台交流电焊机，代替大电流发生器，对受潮电缆进行干燥处理，提高绝缘电阻。
4施工及运维中地埋电缆故障预防措施
4.1施工过程中预防措施
针对电缆常见故障类型，在施工过程中应从以下几方面加强管控，最大限度降低电缆故障风险，同时当故障出现后便于维护：一是优化电缆铺设路径，防止重型车辆对运行中的电缆进行碾压，减少跨道路和交叉铺设;二是电缆沟开挖、回填、电缆放线和电缆头制作应严格按规范和相关工艺施工;三是对于上、下坡电缆呈S型摆放，并加装固定桩，防止电缆因回填土下沉或雨水冲刷而承受机械拉力;四是在电缆头位置做好电缆预留，以便当故障电缆切除后可重新制作电缆头，并根据需要设置电缆井对中间接头进行保护;五是按照规范要求完成交接试验，确保电缆各项电气性能合格;六是做好电缆铠装及屏蔽层接地，在电缆两端安装避雷器，做好雷击过电压和工作过电压防护;七是在按规范要求设置电缆标桩，防止地埋电缆遭到人为破坏。
4.2运维过程中预防措施
运维过程中，应加强电缆的日常巡视，重点关注负荷较大及高温天气下电缆运行情况，做好电缆头红外测温工作，定期做好电缆预防性试验，并对历次试验数据与交接试验数据进行对比分析，判断电缆的运行情况，以便及时发现故障隐患，将故障扼杀在萌芽状态，确保地埋电缆安全稳定运行。
结语
综上所述，风电场的电气线路工作状况对风电场的发电工作有重要的影响，技术人员需要结合线路的实际布置以及连接状况进行及时的检修，对于出现故障的线路，通过采用合理的检测方法确定故障位置，然后分析故障原因，采取有针对性的、合理的维修办法，保证线路的正常工作，保证风电场稳定、持续的供电工作。
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