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风电场电气施工准备工作存在问题及对策

作者:华能新能源山东分公司安监部 杨亮   发布时间:2017-09-07

        前言:风力发电工程电气工程项目是整个风电项目中非常重要的一环,它包含场外输送线路(一般为110 kV、220 kV)、场内输送线路(一般为35 kV)、升压配电设备(电气一次、二次)等几个重要环节,几个环节相辅相成、环环相扣,哪一个环节出现问题,就会导致整个项目工程的延误。尤其是输电线路工程一直以来就是制约我们风电场投产的主要瓶颈。因此我们在施工前一定进行深入细致的准备,尽可能考虑到在施工过程中可能出现的因素,将施工风险降到最低。作为一名风电工程建设者,我亲身参与了寿光风力发电项目一期、二期、三期工程的建设过程,负责完成了场内外输电线路和变电站电气安装的建设任务,深刻体会到了风力发电建设的困难和艰辛,更深深感受到了风电项目前期准备工作的重要性。同时使得自己对于怎样做好前期准备工作也有了非常深刻的认识,对照几个月的施工经历,对于电气施工的前期准备工作我主要总结出以下几点:深入现场、结合实际、科学论证、精心设计、抓住重点、细化合同、准备充分。下面我就自己对上述观点的一些认识表述如下:

        一从思想上重视准备工作

        从可研工作入手,要对接入方案、集电线路方案、电气化设备配置方案进行论证和评估。要真正做到合理、经济、最有利于施工。按照可研成果,设计人员要和业主、监理一起,共同制定施工中的各项安全、技术保证措施,其中包括施工网络图的编制、各项技术措施的优化、各项安全措施是否做到严格执行等。尤其是施工网络图,不能将它简单的制作成施工的流水账,要从工程的规划、设计、招投标等环节开始,一直到工程调试结束,都要制定详细的工程流程,其内容要涵盖整个工程的技术细节、安全措施、施工要点、人员责任等方面,要让施工网络图真正成为整个施工过程的重要依据。在安全上,要树立安全第一的观点,强调安全措施的完善和执行。要通过施工前制定详细的、可行的各种安全措施、安全制度来使大家在施工中约束自己的违章行为,保证施工中的人员设备的安全。

        二、要脚踏实地、深入现场,结合当地的地形条件、地理环境做好施工的路径勘查工作

        风力发电工程由于其工程的特殊性,工程项目大多处在偏僻的山区、沿海、湿地、海滩等区域,地形条件复杂,不可控因素多。施工路径选择不好,就会大大延缓工程的施工进度,从而造成整个工程的延误。在此情况下,就要求我们和设计人员、施工队伍深入工程现场,精心勘查勘探,反复求证论证,防止在施工过程中遇到意外的施工状况。因此,我们在路径选择上时要尽量避开如下区域:民事难以协调区域、架空线路密布区域、地质构造复杂区域、海域、道路不通区域等。这是因为:

        1.按当前的社会现状,风电施工所涉及到的民事纠纷问题非常重要,很多施工项目都是因为民事问题造成了工期的延误和额外情况的发生。

        2.施工基础要尽量避开海域,因为在海中进行基础施工容易受涨潮落潮的影响,施工难度大,工期滞后,且施工成本也增加许多。设计初始,寿光一期项目有近3公里的杆塔基础定位于海中,无论从施工工期、施工质量和施工成本等各方面考虑都很不科学,只得重新修正设计方案,给施工工期带来不小的影响。

        3.要尽量避开线路密布区域,架空线特别是一些35 kV、110 kV及以上的高压主要干线,停电时会造成一些重要负荷断电,而高压线路停电需要上级电业部门制定统一的停电计划来确定停电时间,从而影响施工时间,无法保证工程整体施工的按期完成。同时,还要在施工中搭设大量的跨越架,这也无形中增加了施工难度和施工安全隐患。

        4.在路径的勘查中还要注意道路对施工的影响,现在的基础施工和架线施工,需要各种专用的机械设备,如果没有可通行的施工道路那么很多机械设备就无法进入施工现场,势必给施工带来很大影响。因此在勘查中要尽量保证有到施工现场的通行道路。

        综上所述,在施工前的路径勘测中,要求会同有关部门深入现场仔细研究,尽量避开上述困难区域,拿出最佳的设计路线和设计方案,避免在施工中再去发现问题,处理问题。只有这样,在施工中,无论是合同的执行还是施工的过程才会比较顺畅,施工效率也会大大提高。

        三、施工前要根据风电项目特殊的地理环境和土壤特点,做好地质勘探工作,尽可能提前优化施工方案

        风电工程由于其地理位置特殊,土壤结构和地形条件都比较复杂,需要在设计阶段进行科学细致的地质勘探工作,然后提出相应的施工措施。例如:寿光项目三期220kV线路在施工过程中,干燥的庄稼地开挖3~4m左右就发生大面积塌方,并产生大量积水,发生的原因就是地勘只按常规勘测而忽视了当地地域特点。解决的方式是打破设计要求,继续深挖和扩大开挖面积,然后进行抛石和铺石灌浆处理。寿光工程的35 kV线路钢管塔基础是钢管基础,按正常的设计是钢管桩通过静压方式压入地下012 m,但没有考虑当地土壤含盐分太高,对钢管有着很强的腐蚀性,经过研究我们打破设计方案,先进行钻桩成孔,孔直径较钢管桩略大,钢管桩放入后再进行水泥浇注,这样既加固了钢管桩的牢固性又保证了钢管桩免受腐蚀,工程的作业面也大大缩小。综上所述,要求我们在设计时要根据当地地质实际情况打破正常设计要求,有些地段要加大地堪深度,深入考虑施工中可能出现的问题,从安全出发,从实际出发去搞好设计工作,做到细致全面,避免以后追加工程量和出现施工安全事故情况。

        四在电气设备选择上要结合当地实际情况和气候特点对配电设备和输电线路加以改进

        寿光北部沿海地区,属于渤海莱州湾海域,由于当地工业的特点,使得寿光北部为污秽等级最高的Ⅳ级污秽地区。因此,投运后的风场设备经过一段时期的运行之后,特别是经过雨季洗时发现包括GIS穿墙套管、35 kV开关柜内部避雷器、35 kV室内穿墙套管、35 kV场内集电线路绝缘悬垂均出现严重放电现象,给风场的安全运行带来严重隐患。其主要原因一是气候的污染,由于当地空气中盐分含量高,遇到阴雨天气尤其是大雾天气,就会产生良好的带电通道,极易产生放电和雾闪;二是当地植被较少,风沙较大,扬起的风尘附着在这些部件之上,混杂着盐雾也容易形成导电通道。因此,我们在设计中需要正确选用绝缘部件。这其中包括35 kV场内集电架空导线的悬垂以及横担绝缘子,110 kV或220 kV等级的穿墙套管,主变与高压开关柜之间的穿墙套管,主变高低压侧的支柱绝缘子,以及高压开关柜、箱变内部避雷器等。

        具体解决办法:一是想办法继续增大绝缘部件的爬电比距,例如我们在后续的寿光二、三期工程中,对35 kV架空绝缘子选用上,我们在选用FXBW4-35/70防污型绝缘子基础上,要求制造厂家为我们特殊定做双散裙式绝缘子,在空气距离不变的前提下,增大了爬电距离,改善了绝缘子表面的电场分布,从而有效的抑制了绝缘子根部电晕的产生,增强了运行的安全性。根据相同原理,我们将110 kV穿墙套管,由常规的126 kV的高压瓷瓶绝缘等级,增强为145 kV等级,这样既增加了瓷瓶的绝对高度,又增加了瓷瓶的爬电比距(爬电距离由3906 cm增加至4066 cm)。另外,我们也对寿光二、三期的220 kV高压瓷瓶作出了相应改进,普通Ⅳ级污秽地区的252 kV高压套管爬电距离为7812 mm,高度为2400 mm,改进为爬电距离为9374 mm,为四级污秽乘1.2倍数后的加爬产品,高度增加为2500 mm。此外,绝大多数风场35 kV进线柜的母线桥是全封闭式母线桥,但实际上它的封闭是相对的,时间一长,里面的穿墙绝缘套管还是会出现积污情况,就会出现不同程度的放电情况,因此我们将这一段连接母线改造为整体的全绝缘管状母线,将管母就像电缆一样穿过墙体,防止了封闭母线因密封不严造成的污染情况,彻底解决了上述问题的发生。因此,正确的设备选择是这些设备的后续安全运行的基础,也是整个风电场安全和效益的重要保证。

        五、结语

        施工之前的准备和设计工作,是整个施工得以顺利进行的基础和保证,这就要求我们切实重视和抓好施工前的准备和设计工作,依靠自己的业务知识和工作经验会同有关方面深入细致地搞好工程前期的勘察、论证、设计和合同签署工作,只有前期准备工作充分,才能为后期的施工工作打下良好的基础,才能保证整体工程的按期顺利完成。同时也为后续风电场设备的安全可靠运行提供了保障。