南北方風(fēng)電場線路設(shè)計(jì)差異

相比北方地區(qū)，南方由于復(fù)雜的地理及氣候條件，致使南北方風(fēng)電場在設(shè)計(jì)上也存在了不同的差異。例如南方的強(qiáng)降雨、強(qiáng)雷暴、冰凍災(zāi)害、頻繁的地質(zhì)災(zāi)害等都會對風(fēng)電場的設(shè)計(jì)造成很多影響，這些則是在北方風(fēng)電場設(shè)計(jì)中很少會出現(xiàn)的情況。

今天，我們就來聊一聊南北方風(fēng)電場在線路設(shè)計(jì)上的差異。

一、現(xiàn)場踏勘

現(xiàn)場踏勘作為線路設(shè)計(jì)的必要環(huán)節(jié)，直接影響了設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。相比北方多為荒山，植被相對較少，南方地區(qū)的植被更加茂密，對線路現(xiàn)場踏勘工作造成了很大阻礙。因?yàn)樵谥脖幻艿纳絽^(qū)，GPS信號會收到影響，直接影響到工作效率；同時(shí)南方山區(qū)的地勢相對陡峭，對現(xiàn)場踏勘也是直接的影響；另外，在南方山林里遇見各種具備攻擊性動物的幾率也會大于北方。

上述的這些情況，無疑是加大了南方風(fēng)電場線路現(xiàn)場踏勘工作的難度、時(shí)間與工作量。

二、線路電氣

1、線路方式

南方由于凍雨災(zāi)害頻發(fā)、同時(shí)相對北方地區(qū)，南方的植被更加茂密，致使南方風(fēng)電場線路采用電纜方式的情況要遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于北方。

產(chǎn)生這種情況的原因主要是，若采用架空線路，發(fā)生凍雨災(zāi)害的時(shí)候，會在線路上積冰，當(dāng)積冰達(dá)到一定程度時(shí)，導(dǎo)致線路鐵塔無法負(fù)荷，zuì終倒塌。同時(shí)，南方由于森林較多，環(huán)評水保部門對線路的要求也相對較高，因此南方很多線路采用的是電纜方式。

北方由于氣候條件不同，很難發(fā)生線路積冰嚴(yán)重的情況，因此北方則多采用架空線方式，只有在地形條件特殊的情況下才會局部或全部采用電纜方式。鎧裝8芯同軸電纜SYV22-2-1*8 75-2-2*8

2、防雷接地

南方的降雨量相比北方較大，雷暴日偏多，地表水較淺，因此在線路的防雷接地方面相比北方有一定的差異。

南方線路在絕緣設(shè)計(jì)上，若采用架空線，絕緣子的數(shù)量相比北方會多一些，絕緣距離的要求會大一些。強(qiáng)雷暴區(qū)，設(shè)計(jì)會主動降低地線的保護(hù)角。

南方的地表水較淺，土壤含水量會相對高一些，對金屬材料的腐蝕上有一定影響。在接地材料的選取時(shí)，抗腐蝕的要求會更高一些。北方地區(qū)接地材料一般采用熱鍍鋅圓鋼，在南方時(shí)，熱鍍鋅圓鋼的鍍鋅層厚度需要加厚，或者采用其他抗腐蝕性更好的材料，例如柔性石墨線等材料。

3、融冰開關(guān)

融冰開關(guān)這個(gè)設(shè)備在北方幾乎是見不到的，在南方地區(qū)，電網(wǎng)會對一些積冰嚴(yán)重的區(qū)域要求在風(fēng)電場送出線路出口加裝融冰開關(guān)。通過融冰開關(guān)，可以有效的控制導(dǎo)線積冰的情況。

三、線路結(jié)構(gòu)

線路結(jié)構(gòu)部分主要是按照架空線方式進(jìn)行的整理?？紤]到南方的積冰以及林地情況，線路鐵塔無法像北方地區(qū)一樣采用常規(guī)模塊塔。此時(shí)，需對模塊塔進(jìn)行加固改造，或者采用特殊塔型。部分地區(qū)由于林地限制，可能會采用高跨塔進(jìn)行跨越以滿足相關(guān)跨越規(guī)范要求。

無論是對模塊塔的加固、采用特殊塔型還是采用高跨塔跨越，無疑是對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了更高的要求，難度更大。而在工程中的直接反應(yīng)就是工程量的增加，用鋼量的增加、基礎(chǔ)尺寸的加大，直接導(dǎo)致線路投資的增加。相比北方同規(guī)模的線路設(shè)計(jì)，在線路結(jié)構(gòu)工程量上會有明顯的體現(xiàn)。

探討多根單芯電纜并聯(lián)使用后的一些問題

電纜實(shí)際并聯(lián)使用過程中以單芯電纜并聯(lián)較多，單芯電纜實(shí)際并聯(lián)使用過程中可能會由于敷設(shè)方式的影響，其實(shí)際的載流量不一定能夠滿足實(shí)際負(fù)荷的需要，實(shí)際使用中可能會出現(xiàn)過載現(xiàn)象。實(shí)際上，當(dāng)6根電纜毫無間隙的并列碼放在空氣中敷設(shè)后其實(shí)際再流量只能達(dá)到理論載流量的60%左右，如果再加上電纜的負(fù)荷按理論上進(jìn)行選擇，沒有按照實(shí)際敷設(shè)情況進(jìn)行校正。很可能造成電纜在實(shí)際通電過程中上處于滿負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，造成電纜通電運(yùn)行產(chǎn)生發(fā)熱現(xiàn)象。因此在電纜的并聯(lián)敷設(shè)過程中其實(shí)際載流量不是簡單的存在"1+1=2"的關(guān)系，很可能出現(xiàn)"1+1=1.5"甚至出現(xiàn)"1+1=1"的現(xiàn)象,造成電纜實(shí)際運(yùn)行過程中出現(xiàn)嚴(yán)重發(fā)熱現(xiàn)象?，F(xiàn)在我們舉一個(gè)簡單的例子,比如容量為570KW,額定電流為1140A左右的三相異步電動機(jī)負(fù)載,采用兩根YJV-0.6/1KV-1*300的電纜并聯(lián)進(jìn)行供電,按理論設(shè)計(jì)計(jì)算給定值, YJV-0.6/1KV-1*300單根電纜在空氣中敷設(shè)起理論計(jì)算載流量約為750A,兩根電纜的理論并聯(lián)載流量可達(dá)1500A左右,*可以滿足設(shè)備的實(shí)際使用需要。我們現(xiàn)在假設(shè)有32根電纜全部集中在一個(gè)在橋架上并排堆積隨意碼放敷設(shè),而上述并聯(lián)供電的兩根YJV-0.6/1KV-1*300也位于其中 。查閱相關(guān)材料發(fā)現(xiàn),當(dāng)電纜在空氣中6根毫無間隙堆積碼放后電纜的實(shí)際載流量將下降到理論計(jì)算給定值的60%。那么原來的電纜的實(shí)際載流量為1500×60%=900A,每根電纜分配到的實(shí)際載流量為450A左右, 與理論計(jì)算載流量750A相差近300A，這樣電纜在實(shí)際使用過程就存在嚴(yán)重過載發(fā)熱現(xiàn)象。

　　而且實(shí)際敷設(shè)電纜的根數(shù)又遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于6根,那么實(shí)際電纜的再流量可能可能比900A還要小。如何解決這個(gè)問題,有些人提出再并聯(lián)一根YJV-0.6/1KV-1*120電纜以減少其余兩根電纜的分配的電流,現(xiàn)在我們從理論上先假設(shè)計(jì)算一下,三根電纜并聯(lián)后,負(fù)荷電流的實(shí)際分配情況，假設(shè)3根并聯(lián)使用的電纜長度都為1公里，敷設(shè)溫度全部按20℃計(jì)算。而且假定并聯(lián)的1公里兩根YJV-0.6/1KV-1*300電纜導(dǎo)體電阻**。實(shí)際上由于制造工藝上的問題不可能達(dá)到*的*，導(dǎo)體電阻還是有微小的差別。在實(shí)際計(jì)算過程我們忽略上述影響。20℃銅導(dǎo)體zuì大直流電阻銅芯300mm2為0.0601Ω/km,120 mm2為0.153Ω/km, 1140A的電流的實(shí)際分配計(jì)算120 mm2截面分配電流為(0.0601*0.0601/0.153*0.0601+0.153*0.0601+0.0601*0.0601)=187A,剩余300 mm2截面的上分配的電流為953A,而每一根300 mm2的電纜上實(shí)際流過的負(fù)荷電流為477A左右,這樣的情況下電纜的實(shí)際通電依然存在過載現(xiàn)象。而電纜120的實(shí)際災(zāi)流量在這種情況下的載流量為435*60%=261A，仍然有很大的余量但電流的分配規(guī)律卻不會將電流分配到120截面的電纜上去，實(shí)際上原來的問題依然沒有得到解決。而且我們的假設(shè)只有電纜為6根的情況，也不符合我們的既定的要求。設(shè)想再加一根300 mm2截面的電纜，其實(shí)際載流量的分配規(guī)律為1140*1/3=380A，因此在實(shí)際的并聯(lián)電纜過程中要對所家電纜的截面必須進(jìn)行計(jì)算嚴(yán)正后，才能進(jìn)行并聯(lián)使用，否則及時(shí)加了電纜可能也不能解決問題，zuì好的情況是采用加相同規(guī)格的電纜，而且保證長度相同，這樣保證電流的分配基本均勻。實(shí)際上在現(xiàn)場安裝全部完成以后再進(jìn)行一次現(xiàn)場電纜的重新安裝和返工，在一般情況下是很難實(shí)現(xiàn)的。因此電纜先期的正規(guī)設(shè)計(jì)和敷設(shè)安裝工作至關(guān)重要，后期所采取的方式往往只是一種補(bǔ)救措施，很難從根本上 解決問題。

　　而且在多芯電纜的并聯(lián)使用過程中也存在一些問題，鎧狀電纜并聯(lián)要將每根電纜的的主線芯A，B，C三相錯(cuò)開對應(yīng)并聯(lián)使用，不能將鎧狀多芯電纜的所有線新并接在一相上當(dāng)單芯電纜使用，如果這樣做，會在電纜的鎧狀鋼帶中產(chǎn)生渦流效應(yīng)，造成電纜的發(fā)熱，產(chǎn)生熱擊穿故障。這雖然是一個(gè)很簡單的電學(xué)原理，但在筆者多次走訪用戶的過程中有時(shí)還是有用戶提出類似的問題和做法。在三相四線制不平衡照明負(fù)載中，我們負(fù)載的接線和分配方式要盡可能保證負(fù)載的分配均勻，盡可能保證三相電流平衡，否則可能會由于三相電流的嚴(yán)重不平衡造成在鎧狀鋼帶中產(chǎn)生交變感應(yīng)電流，造成電纜的發(fā)熱。

鎧裝8芯同軸電纜SYV22-2-1*8 75-2-2*8 　　電纜的并聯(lián)使用對于各線路端部接線鼻子的松緊程度也要引起注意，因?yàn)槭褂貌⒙?lián)電纜的負(fù)載的容量一般都比較大，其每公里的導(dǎo)體電阻都在0以下，如果在線路的任何一端一旦出現(xiàn)線鼻子松動和接觸不良現(xiàn)象，都會成倍增加線路的導(dǎo)體電阻，造成電流分配不均甚至旁路現(xiàn)象，這樣就會造成并聯(lián)的個(gè)別電纜產(chǎn)生發(fā)熱現(xiàn)象，引發(fā)故障。

　　同時(shí)可能電纜的實(shí)際線路的導(dǎo)體電阻并不可能**，因此相同型號規(guī)格的電纜在對電流的分配也不可能是平均分配，可能在電流的實(shí)際分配過程中可能還存在一定的差異。

　　因此在多根單芯電纜的實(shí)際并聯(lián)使用過程中要根據(jù)其實(shí)際敷設(shè)情況進(jìn)行校正，否則可能造成電纜并聯(lián)使用過程產(chǎn)生發(fā)熱現(xiàn)象，影響電纜的正常使用。