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风力发电电气施工应注意的问题

2012-07-30 17:24
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  风能是一种干净的、储量极为丰富的可再生能源,它不会随着其本身的转化和利用而减少。自20世纪70年代末以来,随着世界各国对环境保护、能源短缺及节能等问题的关注,大规模利用风力发电来减少空气污染、减少有害气体的排放量。中国西北、华北北部、东北及东南沿海地区有丰富的风能资源。根据中国对能源及环境保护可持续发展计划的实施,随着中国风力发电技术的更新及风电场的不断扩大,到‘2015年,全国总装机规模将达到1×107 kW。

  风力发电电气施工的特点是:风电施工环境比较恶劣,相邻风机间距较大。作业范围广,隐蔽工程较多。在整个项目工程的使用功能、竣工后的运行安全可靠程度、投资效益,电气工程有着举足轻重的作用,因此电气工程施工的好坏直接影响工程项目的质量、进度、安全乃至经济效益,尤其是施工中的关键问题,电气工程管理人员应加强管理的各项基础工作及过程控制。

  1、设计图纸的审核

  要全面熟悉设计图纸,努力并善于发现图纸中的问题,把施工图中出现的错误、遗漏问题尽量在图纸阶段消除。把不能施工或难以施工的问题提出或提出处理意见,要求设计部门修改图纸,要同土建、风机设备安装等专业沟通,全面了解设计图纸,以便发现预埋与实际设备是否相符或冲突,设计所提供材料是否与实际一致,设计是否满足施工规范要求。要有预见意识,把问题发现在施工实施前面,便于保证施工质量。

  施工方案是保证施工质量的措施,是做好施工前控制的最有效、最基本的方法。要全面了解风电电气专业的总的设计说明,认真编制施工组织设计,施工组织设计要有针对性、可操作性、先进性。要有可靠的组织与技术措施,编制措施时要满足施工的实际需要、完整的质量保证体系,质量保证措施要落实到人、确实可行施工方法及程序。在施工方案中针对重要的分项工程、关键步骤及关键部位要有具体详细的施工措施。施工前针对工程工作程序及施工中存在的危险点进行技术及安全交底,提出对施工的质量要求及预防的质量通病。

  2、电气施工中的电缆工程

  在风电工程中电缆是连接就地变电站的主线,起着汇流和传输电能的作用。每一趟出线单元一般都连接着几台或者十几台风力发电机。由于每台风机间距较远,设计一般采用电缆直埋方式。

  因此不能忽视高压电缆的施工质量,施工工艺的处理不当不仅返工而且影响工程的施工进度及经济效益。例如在冬季敷设电缆时,塑料电缆在低温下将变硬,因此在低温下敷设电缆时电缆的塑料绝缘容易受到损伤,所以尽可能避免在低温下施工。如果在冬季施工,电缆存放地点在敷设前24h内的平均温度以及敷设现场的温度低于0℃时,应采取措施将电缆预热才能敷设。

  电缆能否安全运行是风电安全运行不可忽视的组成部分,高压电缆头施工工艺要求意识淡薄,使新做电缆头在交接试验和运行一段时间后存在绝缘故障,因此高压电缆头的制作也是不可忽视的问题。

  电缆的电压等级越高对电缆头施工质量越高。风电电缆之间的连接一般为2~3个电缆头,如果电缆制作、安装出现交叉,在气候的变化影响下,在交叉处引起放电或爬电现象,最终击穿绝缘,造成接头爆炸。因此高压缆头制作要选用制作时间长的技术熟练的技术工,同时严格按照工艺施工。

  3、电气施工中的涡流问题

  风电工程中发电机引出线设计一般为多根单芯电缆。经预埋于风机基础的电缆管引接至就地变电站。三相或单相的单芯电缆会在电缆周围产生交变的磁场,变化的磁场作用在外保护钢管上,因钢管是一个闭合的载体,会生成感应电流即涡流。涡流会造成大量的电能损耗,引起钢管发热,严重时造成电缆的烧毁。因此敷设电缆时,同一交流回路电缆应穿于同一金属保护管内,电缆敷设时应采用品字形方式,固定电缆时采用非磁性材料,因此在电气施工中涡流危害的预防尤为重要。

  4、电气施工中的光缆工程

  风机的控制、信号的传输都通过光缆予以实现,敷设及制做质量的好坏直接影响施工的进度和投产后风机的正常及长期的运行和以后的维护。敷设前应先进行光缆性能测试以确定光纤特性是否满足要求及在运输过称中是否损坏。在敷设光缆时,光缆的弯曲半径不小于光缆外径的30倍。在牵引时,张力应加在光缆的加强件上,同时敷设时应防止光缆外护层后脱。在敷设过程中和敷设后,要及时检查光缆外皮,如果有破损要及时进行修复,敷设后要检查光缆护层对地绝缘电阻。由于鲁能白云鄂博风场光缆采用直埋方式,因此光缆沟底部应铺10 cm厚的细土或沙土,并且平整无碎石。敷设时,光缆应平放于沟底部,不得腾空和拱起。敷设完毕后,光缆端部必须做严格的密封防潮处理,防止进水或人为损伤。光缆熔接时应剪去一段长度,确保光缆没有受到机械损伤。光缆成端后,软光纤应在醒目部位标明方向和序号,末连接软光纤的接口端部应盖上塑料防尘帽。

  防雷及强电措施:光缆线路与强电线路之间保持一定距离,使光缆金属构件的短期和长期危险纵电动势分别不大于12 000 v和60 V,采用厚度为2.0 mm的PE外护套,提高光缆护套的绝缘和耐压强度。采用站内接地方式,在塔架内将光缆中的金属体包括铠装层、加强件及防潮层与地网可靠相接,接地电阻小于5Ω。

  5、接地降阻问题

  兆瓦级的风力发电机一般距地面60 m~100 m,而且地广人稀,无高大建筑。特别要注意防止雷电危害,风机装有避雷装置,为保证安全运行,风机电气设备及旋转部分都采用接地设计。为保证雷击和各种故障电流能够顺利的泄于大地,风机接地电阻是至关重要的。接地体的流散电阻与土壤电阻率有直接的关系,在风电设计中对风机接地的接地电阻值有明确的规定。

  鲁能白云风电场土壤电阻率较大,必须采取降低土壤电阻率的措施,使电阻值满足设计要求。设计选用石墨降阻剂。可将金属紧密地接触,形成足够大的电流导通面减少了接地电阻,同时在接地体周围形成变化平缓的低电阻区域。接地极及接地干线质量的好坏也影响接地电阻,在制作时要严格安装设计图纸和电气装置安装工程施工及验收规范,经验收后方可进行F步工序。

  在实际施工中,根据现场实际情况,对电气施工项目采取有效施工工艺措施,保证电气施工质量,最终才能达到风力发电机组安全、稳定、高效、经济运行。

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