风电场的集电线路对整个风电场的工程建设和后期运行至关重要,有必要对集电线路的型式进行优化比较选择,比选依据如下原则:
(1)可靠性:保证对风机电能送出的可靠性,尽量避免因电气设备故障导致风电机组停机或减负荷;尽量减少整条风机集电线路停电的可能性。
(2)灵活性:系统运行、维护方便,提高设备的互换性。尽量减少风机设备检修时对整条集电线路系统输送电的影响。
(3)经济性:集电线路系统简单,尽量减少设备数量、降低投资、减小电能损耗;综合设备造价和系统使用空间代价最小,线路路径总长度尽可能短。
同时集电线路的比选要结合风机的布局,风电的运行特点,以及集电线路走向综合起来考虑,为整个风电场达到最优方案。
集电线路是风电场的重要组成部分,集电线路的安全运行关乎到风电场联网系统的稳定性。风电场集电线路型式主要有直埋电缆、架空线、直埋电缆和架空线混合三种型式。三种集电线路型式中,电缆方式造价最高,混合方式其次,架空线方式造价最低。
(1)架空线的特点
从节省投资方面考虑,风电场集电线路一般情况下优先采用架空线路。国内风力发电集电线路使用架空输电线路的型式比较多,一方面架空线路输电已经是一种非常成熟的输电型式,安全性好、可靠性高,另一方面此输电型式经济性好。
但是架空输电线路还是有不足之处,首先,恶劣的气象条件会对架空线路造成严重的影响,例如雷电、冰雪、强风等,都会导致架空线路发生跳闸、断线、倒塔等现象发生;其次,如果风场区域土壤电阻率相对较高,导致架空线路接地电阻不能达到实际要求,接地施工的成本支出较多,架空线路在后期运行时,由于雷电导致跳闸事故频发,使风电场的安全运行受到影响;再次,架空线路对大气中的污染物适应性较差,在大气污染比较严重、腐蚀性比较强的区域内,架空线路就会受到影响,容易发生污闪致使跳闸现象发生;最后,架空线路对线路铺设也有一定要求,在铺设过程中一旦有障碍物出现,就要对障碍物进行拆除,这样就造成施工成本的增加。
(2)直埋电缆的特点
直埋电缆线路虽然投资费用较高,但由于敷设于地下,不占地面空间,有利于环境美观。同一地下电缆通道,可以容纳多回线路,输送容量高适应性强。自然条件(如雷电、风雨、冰雪、盐雾、污秽等)和周围环境对电缆的影响较小,供电可靠性高。电缆隐蔽在地下,对人身比较安全。电缆线路运行维护简单,主要进行线路巡视和终端、接头检查,运行维护费用低,施工难度较小。电缆是容抗,它能补偿线路中的感抗,有利于线路运行。电缆事故主要是外力破坏,只要加强监控,电缆事故率比架空线路低得多。
(3)直埋电缆和架空线混合型式
直埋电缆和架空线混合型式的出现主要是为了适应地形、交叉跨越的要求,典型的情况是,当集电线路主要采用直埋电缆的型式时,线路遇到大山大沟时,直埋的型式无法通过时,可考虑局部采用架空的型式;当集电线路主要采用架空的型式时,对地上交叉跨越物无法实现钻跨时,可采用电缆入地的型式。混合型式的缺点是线路中断点(电缆引上架空接点、架空引下电缆接点)较多,电缆终端头、电缆引上线夹易损坏,线路隐形故障较多,对后期运行存在隐患,故集电线路采用线缆混合型式时,应尽量减少两种型式的频繁转换。