沈志强
中广核新能源投资深圳有限公司江苏分公司，江苏 南京 210000
【摘要】：集电线路作为风力、光伏发电系统中重要的组成部分，将分散的风力机组和光伏组件阵列所发电能汇集后送入升压站，进行二次升压后并入电网。在风力发电发展早期投运的一些风电场，因为各种原因，集电线路运行可靠性较低，对集电线路进行技改工作已成为风电场运行中一项重要的工作计划。本文从公司大量的集电线路消缺、技改案例中挑选出具代表性的事件进行分析，通过经验总结，为后续工程建设和运行工作提供防范措施。
【关键词】：集电线路；技改；电流计算；分析；
1、引言
风电发展早期的建成投运风电场普遍因为线路、设备设施老化、过时的设计理念和设计方案等原因，需要对老旧风电场集电线路进行改造，以提高集电线路运行可靠性、延长使用寿命；特别是拥有大量风电场的各大央企所属的新能源公司，更加关注改进提升和经验总结；例如，作者所在新能源公司总部相关职能部门即提出了“集电线路十项动作整改规定”，将多年来大量场站运行、技改、消缺过程中的经验进行总结和反馈，在公司内部进行推广。
在某次集电线路支路增加负荷开关的改造后送电时，经测量发现支路电流大于干路电流的与正常认知不同的现象，在排除了仪器故障、测量方法等原因后，该场站上级公司组织工程和运维技术人员进行了技术分析，得出了较为合理的结论，保证了改造正常实施。
2、事件背景概况
某风电场建于2011年，位于某沿海省份。共建有三回集电线路，每回集电回路上，一定数量的风机箱变之间通过组串成集电支线，再以T接形式接入集电干线，汇集电能后送入升压站经二次升压后并入电网。本次对A回集电线路某一T接集电分支进行安装负荷开关改造，设计原为直接T接，本次在T接处进行安装负荷开关，改造前的分支组串示意图如图1。
3、改造实施及异常分析
3.1作业方案简要实施步骤为：
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3.2 原引线拆除前正常电流流向示意及异常分析
负荷开关接线完成后，原引线拆除前示意图如图2（此时该集电组串分支未投入发电），对流进流出节点3的电流I1,I2,I0"进行测量，测量值（以下所有测量值均取小数点后一位）分别为I1=27.5A，I2=23.3，I0"=4.9A。在节点3处，一般来说，I0"相对I1,I2为干路电流，I1,I2为支路电流，I0"应大于I1,I2且I0"= I1+I2，但从测量数据来看，实际关系为I1,I2> I0", I0"≠ I1+I2且I0"≠∣I1-I2∣。
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在排除了测量仪器故障、测量系统问题以及设备负荷开关质量问题后，技术人员对此现象展开了合理的推测与分析。首先，经目测观察各使用金具连接处，发现使用线夹部分导线有变形，用回路电阻仪测量了的回路电阻，发现连接处回路电阻相对偏大、材料经过送检无质量问题，判断是金具紧固时未使用力矩扳手，导致金具紧固力过大损伤了导线有效截面，使局部电阻增大，再加上导线本身电阻、线夹电阻和线夹与导线之间的接触电阻，符合开关内部电气触头接触电阻等因素，使整体电阻偏大。
为验证为上述原因导致现象的发生，对图2建立等值电路模型，利用基尔霍夫电流定律进行计算验证。等值电路图如图3。
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因测量的局部电阻虽相对偏大，但尚在规范范围，为便于等值电路模型的计算与结论推导，对等值电路作以下合理的假设与定义：
1）假设电气电气连接、接触、搭接部位的电阻均为R，开关引线和支线原引线的导线电阻也均为R，则在等值电路图中，R1、R2、R3的电阻值可近似如下值，R1=2R，R2=7R，R3=R。
2）不考虑其他干扰（如其他导线平行产生感应干扰等）和干线、支线之间功率因数的轻微差别。
根据基尔霍夫电流定律，可将虚线框内部分可看作一个电流流进流出的节点，则存在I0=I0′+I0"，I0,I0＇，I0"实测值如下：I0=240A，I0′=233.3A，I0 "=6.7A。根据基尔霍夫电流定律，建立以下方程组求解I1,I2：
1）I1+ I3= I0=240A；2）I1+ I2= I0 "=6.7A；3）I3- I2= I0′=233.3A；4）I3R3+ I2R2- I1R1=R·I3+7R·I2-2R·I1=0
求解可得：I1=28.7A，I2=﹣22A，I3=211.3A，所有计算值四舍五入至小数点后一位。
从I2=﹣22A可知，I2电流方向并非从节点2流向节点3，而是从节点3流向节点2 ，也即电流I0′一部分通过节点1流向节点2获得，另一部分通过节点1途径节点3流向节点2获得。实际电流流向如图4。
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将I1,I2的计算值与测量值想比较，发现计算值与测量值非常接近；I1与I2差值与I0 "亦很接近，考虑计算条件做了理想化假设，以及实际环境干扰的影响，可认为I1,I2的计算值与测量值相等，I1与I2差值与I0 "相等。
4、结论
在对设备按电气试验交接规程进行试验，试验结果符合规程要求；对材料进行送检无质量问题；对施工工艺、质量进行验收合格；以及利用等值电路进行计算，比较计算值和测量值后，认为回路正常，可以在对接触电阻偏大的部位进行处理后，可拆除原分支引线，利用新装负荷开关闭合回路。拆除原分支引线后，经重新测量，包括电流在内的电气参数正常，且该分支发电组串投入后运行至今一直正常。
对工程建设、运行当中出现的问题，不可仅凭经验和主观意识判断，必须认识到工程系统是复杂、客观的，应经过有理有据的推断和计算，分析原因，得出合理、科学的结果。
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参考文献
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