不少風電運營企業近期反饋,35kV集電線路作為風電場電能傳輸的核心環節,日常故障排查耗時久、運維成本居高不下,同時面對能源監管部門的合規性檢查,常出現運維記錄不全、檢測數據不符合規范的問題。針對這些共性需求,結合當前風電場運維、風電場檢測的技術發展現狀,我們整理了35kV集電線路的儀器配置方案,同時兼顧風光同場場景下光伏運維儀器的復用需求,為企業選型提供參考。
風電場運維的核心目標是在符合監管要求的前提下,盡可能降低設備故障發生率,提升發電量收益,而35kV集電線路是當前多數風電場運維的薄弱環節。從B端運營企業的反饋來看,常見痛點分為三類:一是35kV集電線路運行環境復雜,山地、沿海、高海拔區域的線路易受雷擊、腐蝕、覆冰影響,隱患隱匿性強,常規人工巡檢的漏檢率較高;二是故障發生后排查難度大,跨數公里甚至數十公里的35kV集電線路,僅靠人工逐段排查往往需要十幾到二十幾個小時,期間造成的發電量損失較大;三是設備采購成本高,不少運營企業同時持有風電和光伏項目,單獨采購風電運維設備和光伏運維儀器往往會產生重復投入,拉高整體運營成本。
從G端監管部門的需求來看,當前風電場檢測和運維的合規性要求不斷細化,不少場站存在三類問題:一是風電場檢測的操作流程不符合現行標準要求,35kV集電線路的預防性試驗周期過長,檢測項目存在遺漏;二是運維臺賬記錄不完整,檢測數據的溯源性不足,無法滿足監管核查的要求;三是選用的風電運維設備未經過正規校準,出具的檢測報告不具備法定效力,無法作為項目合規申報的支撐材料。
這些痛點的存在,本質上是風電場運維體系不完善、設備配置不合理導致的,只要針對性優化檢測流程、匹配合適的儀器設備,*能同時滿足降本增效和合規運營的需求。
風電場檢測針對35kV集電線路的工作分為日常巡檢和預防性試驗兩類,不同環節對風電運維設備的功能要求各有側重。
日常巡檢環節主要排查顯性和隱性隱患,常規配置的風電運維設備包括紅外熱像儀、超聲波局放檢測儀、手持接地電阻測試儀三類。其中紅外熱像儀可在不停電的情況下,快速檢測35kV集電線路的絕緣子、電纜接頭、跳線連接處的溫度異常,測溫精度控制在±0.5℃、測溫范圍覆蓋-20℃到550℃即可滿足多數場景的使用需求,設備支持圖像自動存儲功能可大幅降低巡檢人員的記錄工作量【1】。超聲波局放檢測儀可非接觸式檢測35kV集電線路絕緣子的局部放電隱患,不用登高作業*能完成檢測,適合山地風電場的桿塔巡檢場景,可有效降低運維人員的高空作業風險。手持接地電阻測試儀可快速檢測35kV集電線路桿塔的接地電阻值,判斷接地網是否符合防雷要求,設備重量控制在1.2kg以內更適合戶外長距離巡檢攜帶。
預防性試驗環節需要對35kV集電線路的絕緣性能、耐壓性能做全面檢測,常規配置的風電運維設備包括絕緣電阻測試儀、變頻串聯諧振試驗裝置、電纜故障測試儀三類。其中絕緣電阻測試儀的輸出電壓需達到5kV,滿足35kV電壓等級設備的絕緣測試要求,絕緣電阻測量范圍覆蓋0到10TΩ即可滿足使用需求。變頻串聯諧振試驗裝置可完成35kV集電線路的交流耐壓試驗,驗證設備的絕緣水平是否符合運行要求,裝置采用模塊化設計的話,更便于戶外運輸和現場組裝。電纜故障測試儀可針對35kV集電線路的直埋電纜段做故障定位,定位誤差不超過0.5米,可大幅縮短故障后的排查時間。
對于風光同場的運營主體,部分風電運維設備可同時作為光伏運維儀器使用,比如通用型接地電阻測試儀既可以完成35kV集電線路的接地電阻檢測,也可以作為光伏運維儀器檢測光伏區支架、逆變器的接地性能;紅外熱像儀既可以排查35kV集電線路的溫度隱患,也可以作為光伏運維儀器檢測光伏組件的熱斑缺陷,統一采購復用率高的設備,可降低30%左右的儀器采購成本。
不同地形、不同運營模式的風電場,35kV集電線路的結構和運維需求存在差異,風電場運維團隊可根據自身場景調整設備配置方案。
山地風電場的35kV集電線路以架空線為主,桿塔跨度大、分布分散,部分區域車輛無法直達,風電場檢測的難度較高。這類場景下的風電運維設備優先選擇便攜性高、續航能力強的品類,比如手持一體式的局放檢測設備,集成超聲波和暫態地電壓檢測功能,無需搭配額外配件即可完成檢測;同時可在35kV集電線路的關鍵節點安裝故障指示器,實時上報線路的短路、接地故障位置,運維人員可直接根據故障位置前往排查,無需逐段巡檢。
平原風光同場的風電場,35kV集電線路包含架空線和直埋電纜兩類,同時配套有大面積的光伏區,風電場運維的工作內容覆蓋風電和光伏兩類項目。這類場景下的設備采購優先選擇通用型品類,除了前面提到的接地電阻測試儀、紅外熱像儀之外,絕緣電阻測試儀也可同時覆蓋35kV集電線路和光伏逆變器、匯流箱的絕緣測試需求,一套設備同時作為風電運維設備和光伏運維儀器使用,不僅能降低采購成本,還能減少運維人員的設備操作學習成本,提升整體工作效率。
沿海高腐蝕性區域的風電場,35kV集電線路的金屬部件易受鹽霧腐蝕,風電場檢測的頻次更高,選用的風電運維設備需要滿足IP65及以上的防護等級,可在高濕、高鹽霧的環境下正常使用,設備外殼采用防腐材質的話,可延長設備的使用壽命,降低后續的設備更換成本。
風電場運維的合規性是當前G端監管的核心要求,運營企業在優化設備配置的同時,也要同步完善運維管理體系,滿足監管要求。
首先,風電場檢測的操作流程要符合現行標準要求,35kV集電線路的日常巡檢周期不得超過1個月,預防性試驗周期不得超過12個月,檢測項目要覆蓋GB/T 19068中要求的所有內容【1】。如果同時運營光伏項目,光伏運維儀器的使用也要符合NB/T 10394《光伏發電站運維規程》中的檢測流程要求【2】。
其次,選用的風電運維設備和光伏運維儀器需要定期送有資質的機構校準,校準證書要留存歸檔,出具的風電場檢測報告需要加蓋CMA章才能作為合規性申報的支撐材料【3】。所有檢測的原始數據要分類存儲,留存時間不得少于3年,方便監管部門核查。
另外,風電場運維團隊的人員要定期參加技能培訓,掌握35kV集電線路的檢測操作規范和設備使用方法,涉及高壓試驗的操作人員需要持有對應的特種作業證書,確保操作流程合規。
某華北山地風電場總裝機容量100MW,共有35kV集電線路12條,總長度約87公里,配套建設有20MW的分布式光伏項目,此前該場站的風電場運維一直采用傳統人工巡檢模式,35kV集電線路的年平均故障次數為11次,每次故障排查時間約22小時,年發電量損失約210萬kWh,同時因為設備配置不全、檢測記錄不規范,曾在2020年的能源監管核查中被要求整改。
2021年該場站優化了風電場檢測流程,根據自身山地場景和風光同場的特點配置了對應的風電運維設備,包括紅外熱像儀、超聲波局放檢測儀、接地電阻測試儀、電纜故障測試儀,同時將通用型的接地電阻測試儀、紅外熱像儀作為光伏運維儀器使用,僅設備采購成本*比單獨采購風電和光伏設備降低了32%。
優化運維體系后,該場站的35kV集電線路故障排查時間縮短到平均2小時以內,年故障次數降低到2次,年發電量損失減少到28萬kWh,每年可減少運維支出約120萬元。同時所有風電場檢測的流程和記錄都符合監管要求,連續3年通過能源監管部門的合規性核查,整體運營效率得到了明顯提升。
參考文獻
【1】 GB/T 19068-2019 風電場運行維護規程
【2】 NB/T 10394-2020 光伏發電站運維規程
【3】 RB/T 214-2017 檢驗檢測機構資質認定能力評價 檢驗檢測機構通用要求