浅析沿海风电场集电线路水泥杆塔拉线的维护管理

文|王庭博

浅析沿海风电场集电线路水泥杆塔拉线的维护管理

文|王庭博

福建是全国风能资源最丰富的地区之一，“十二五”期间福建新增风电装机容量达到250万千瓦。目前福建沿海风电场一般都采用一机一变接线方式，即每台发电机组经1台升压变升压至35kV，再经35kV架空集电线路输送至升压站35kV配电装置。每组集电线路都需要使用大量的水泥杆塔，而水泥杆塔拉线则是一个不可忽视的集电线路安全运行的保障措施。

根据电力系统污秽分区情况，福建近海岛屿及沿海岸线1千米地区都可直接受到海风侵袭，电网易受到盐雾、沙丘、盐碱地的污染。若水泥杆塔的拉线长期暴露在污秽环境中，则容易受到盐雾腐蚀，导致拉线的某些股线断裂，倘若搭接在集电线路上，将会造成集电线路接地跳闸，影响风电机组的正常运行。严重时还可能由于拉线整根断裂导致水泥杆塔倒杆，造成更加严重的后果。本文针对沿海风电场所处的环境状况，结合风电场日常检修维护的实际经验，阐述水泥杆塔拉线的维护管理。

水泥杆塔拉线

一、拉线的组成

一条拉线通常由拉线抱箍、拉线绝缘子、镀锌钢绞线、耐张线夹、拉线棒和拉线盘等组成，如图1所示。以拉线绝缘子和耐张线夹为界，又可将拉线分为上把、中把、底把。

（一）拉线抱箍一般固定在横担下方不大于0.3m处。将拉线抱箍安装在横担上方或借用顶相双合抱箍来固定拉线都是极不安全的做法，因为若是拉线出现松弛、松股或断开等情况，拉线则必然靠近导线，甚至与导线接触，造成线路接地故障，从而使与集电线路连接的所有风电机组全部停机。

（二）水泥杆塔的拉线一般采用直拉形式。如拉线穿过或靠近导线，则应装设与线路电压等级相同的拉线绝缘子或采取其它绝缘措施。拉线绝缘子应装在最低导线以下，高于地面2.5m以上的部位，且其强度安全系数不应小于3.0。

（三）目前拉线大都采用镀锌钢绞线，常用规格见表1。拉线的粗细及与杆塔的夹角要根据线路拉力的大小来确定。当线路拉力较大时，拉线截面则应选择较大的，且拉线与杆塔的夹角不应小于45°；当线路拉力较小时，拉线可以选择较细的，但其横截面积应不小于25mm2，且拉线与杆塔夹角不应小于30°。

（四）拉线最常用的锚固金具是楔型耐张线夹，包括楔型（不可调）、楔型UT形（可调）和楔型UT形（不可调）等几种，如图2所示。

（五）拉线的底把宜采用直径不小于16mm的热镀锌圆钢制成的拉线棒，连接处应采用双螺母，其外露部分的长度应为露出地面0.5m-0.7m。在污染腐蚀严重的地区，拉线棒直径应适当增大2mm-4mm作为防腐补强用。拉线棒规格减小2mm后与拉线的配合见表1。

（六）拉线盘需具有一定抗弯强度，宜采用钢筋混凝土预制块，其规格不应小于150mm×250mm×500mm。且埋设时，拉线盘的平面要与拉线棒垂直。

二、拉线的分类

根据杆塔的使用位置，可以将水泥杆分为终端杆、转角杆、耐张杆、直线杆、分支杆和跨越杆等。从力学的角度分析，拉线、杆塔与架空线路三者形成一个承力平衡体系。因而根据所承受的作用力不同，拉线主要有以下几种类型：

（一）普通拉线

普通拉线一般埋设在杆塔受力的反面，用来平衡杆塔受到的架空线路单向拉力。普通拉线主要使用在终端杆、转角杆和分支杆上。

（二）侧面拉线

侧面拉线又称人字拉线、防风拉线，用来平衡横线路方向的风压载荷。侧面拉线主要使用在耐张杆和特殊的直线杆上。

（三）水平拉线

水平拉线又称为拉桩拉线，主要用于跨越道路或其他较高大的障碍物等特殊情况。

（四）自身拉线

自身拉线又称弓形拉线，用以增强杆塔自身的强度，一般用在狭窄的地方或者受力不大的杆塔上。

除了上述四种拉线之外，还有用在双杆塔上，受力较大的X型拉线；用在双杆塔上，受力较小的Y型水平拉线；用在受力较大或者较高的杆塔上的Y型上下拉线。

拉线的现场维护现状

目前沿海风电场集电架空线路的杆塔拉线所使用的材料一般为镀锌钢绞线（GJ）。若防腐工艺不合格或者使用时间较长后，拉线易因锈蚀而断股或断裂，从而造成集电线路接地故障，严重时发生倒杆事故。

拉线的现场维护主要呈现以下三种现状：

（一）线路运行环境恶劣

由于沿海地区的盐雾腐蚀影响，拉线长期暴露在潮湿的空气中，受海边盐雾和风沙侵蚀，拉线及金具锈蚀严重，存在一定的设备安全隐患从而影响设备安全可靠的运行。

（二）检修维护人员的线路专业知识和技能薄弱

风电场大部分员工都是以电气专业为主，对于架空线路专业知识积累不够。因为员工专业知识的欠缺而无法做到全方位的维护管理，从而直接关系到设备的质量、安全和使用寿命，存在一定的安全隐患。

（三）管理态度上对拉线重视程度不够

由于拉线故障具有长期性、潜在性和隐蔽性等特性，新投运的风电场前几年因拉线锈蚀断裂发生的故障较少，呈现拉线故障率低的特点，然而在投产后三四年就容易发生拉线锈蚀断裂引发的集电线路接地故障。员工的专业局限性和初期故障率低，从而导致对于拉线的管理处于一个盲区，无人管理、无标准、无维护手段等。往往会出现只有等到发生故障后才处理的状况，这也给设备运行造成安全隐患，损失机组发电量。

表1 拉线棒与拉线配合表

由于架空线路一般都带电运行，因此拉线的维护方法也较为单一，只能通过目测和简单的工具进行检查。检查拉线的方法及标准：

（一）目测并使用电工刀等检查接地装置应无严重腐蚀，且腐蚀后其导体截面不低于原值的80%。

（二）拉线柱拉线无锈蚀、松弛、断股和张力分配不均等现象。

（三）拉线无妨碍交通或被车碰撞。

（四）拉线棒（下把）、抱箍等金具无变形、锈蚀。

（五）拉线固定应牢固，拉线基础周围土壤无突起、沉陷、缺土等现象。

（六）拉线柱、保护桩等无损坏、开裂、腐朽等现象。

由于拉线缺陷的自身特性，仅通过单次的简单维护，无法判断及评估拉线的使用状态，无法做到提前干预并避免故障发生的现象。

拉线的维护管理提升

为了提高拉线的使用寿命并避免拉线断裂后造成线路单相接地等故障，提出以下三个管理提升手段：

（一）加强检修人员拉线知识及维护技能培训。设备的运行状态与质量取决于风电场检修维护人员的技能水平，因此，风电场应加强人员的技能培训。通过预防性试验检修和理论学习等方式，学习并掌握线路的结构、各部件的作用和各部件的受力情况；对照行业和国家标准及规范，开展拉线检修、维护等相关技能培训和竞赛，以赛促训，提高检修人员的拉线维护技能水平。

（二）做好设备台账，建立拉线维护图片库。所有水泥杆塔拉线都必须建立设备台账，所有技术资料都必须归档存档。设备台账包含内容：设备参数表、设备异动记录、检修维护记录、缺陷处理记录、预防性试验记录。其中设备参数表需包含杆塔编号、拉线编号以及拉线长度，并且做好标示牌，利用不锈钢牌悬（如图3所示）挂于拉线位置，便于做好拉线异动、锈蚀情况等维护记录。

在进行拉线定期维护时，利用现有相机、手机等电子设备的照相功能，及时记录每次拉线维护时的锈蚀情况，建立拉线维护图片库，并与历史维护记录进行比较，对拉线的劣化程度进行分析，及时评估拉线的使用状态。根据拉线的使用情况分为四个状态：正常状态、注意状态、异常状态和严重状态。

（三）根据拉线的状态评估，制定好相应的检修计划，做到应修必修，修必修好。针对拉线易出现锈蚀的评估状态，采取相应的处理措施。

1.绑扎线锈蚀：由于绑扎线是确保拉线通过金具而固定的，倘若出现锈蚀，将使得拉线无法继续使用，若发生在上拉线，极可能造成线路接地故障，更严重时就可能造成受力不均而发生倒杆情况。

如图4绑扎线的锈蚀情况可评估为异常状态，应及时利用风电场的发电间歇期，安排停电检修计划，对锈蚀绑扎线进行重新绑扎。

2.断股情况。拉线发生断股极易造成线路单相接地短路故障。

如图5发生在上拉线断股，极易搭接在导线上从而造成线路单相接地短路故障，可评估为严重状态。应立即进行停电消缺，采用不锈钢镀锌的绑扎线，在拉线上部分每隔0.5m的距离绑扎一道，可以有效地避免断股后，断股最后悬空于空中，不会搭接在导线上。

结语

拉线在集电线路上的应用是否规范，将影响到线路的安全稳定运行。通过以上对于拉线的管理和维护的讨论研究，按照规定规程维护作业，能有效地避免杆塔因发生失去拉线保护，而导致线路接地及倒杆事故的发生。

（作者单位：福建大唐国际新能源有限公司）