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风力发电机组光缆接地改造提高抗雷击能力

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成果主要完成人

马 果、许晓敏、董永建、黄润南、陈志强、凌 晓、柯文东、杨金盛

项目概况

风力发电机组与后台远程监控系统SCADA之间保持良好的通讯,是机组安全稳定运行的基本前提。风机通讯中断之后,无法远程监控到风机的运行状态,无法对机组进行远程操作,使风机处于一种无监护、不可控的运行状态。台风、雷雨等特殊天气下,风机通讯一旦中断,机组飞车、倒塔、大部件损坏等重大设备事故发生的可能性将大大增加。所以,提高风机光缆抗雷击能力,避免雷击烧毁通讯光纤,确保风机通讯可靠,是风电行业急需解决的问题。 目前,风力发电机组的通讯光缆普遍存在以下问题: (1)易遭雷击:地埋光缆有金属加强芯,线路长,易遭雷击;无接地,防雷效果差,遭直击雷或感应雷时容易导致光缆烧断。 (2)抢修频繁,且时间长:每次雷击必须重新熔纤,耗时长;备用冗余少,抢修次数多次数多;在塔基底部抢修,环境较差,效率低。 (3)故障查找困难:光缆跨度大,距离长,故障点隐蔽;两种甚至多种机型穿插,接线复杂;目前的激光笔功率较小,通过打光查找故障点时不易发现。 (4)备用芯无法直接通用:同一光缆不同环路的光纤不能直接互为备用;海装、明阳两种风机光端机及通讯协议不一样,不能共用纤芯,需单独组网。 风电场针对风机光缆目前存在的各种问题,制定了对应的改造措施,并于2020年6月完成对6台风机进行了光缆接地改造,落实各项措施,通过雷雨季节来检验方案实施的可行性。 (1)光缆加强芯、铠装层接地不良:对风机光缆头重做接地,将光缆铠装及金属加强芯在进入光纤盒前1m左右处接地,雷击时将雷电流泄入大地; (2)备用芯无法直接使用:重新熔接尾纤,将光缆内的24芯光纤全部熔接至光端盒,增加备用芯,减少抢修时间; (3)易遭雷击:在光缆接地回路和地网之间安装避雷器,避免风机的雷电反击,防止风机遭受雷击时塔筒泄流引起的反击雷损坏光缆; (4)接线复杂:将光纤回路重新组网,对所有光纤进行跳线组网,可随时更换跳线,方便日后检修,方便更换备用芯。 经过2020年春夏雷雨季节的实际检验,2020年至今仅发生一次雷击损坏光缆的事件,完成接地改造的6台风机没有再次发生雷击光缆的事件,取得了预期的效果。 本次风机光缆接地改造经受住了考验,证明此方案有效可行。通过简单的技改,提高了光缆防雷的能力,改善了光纤盒运行的环境,熔接备用芯以提高抢修效率,重新组网以简化环网。同时,全部机组改造费用不足一万元,以最小的成本节省了大量的支出,降低运行成本,增加经济效益。 此创新成果适用于风电行业提高光缆抗雷击能力,可推广应用到所有不同的机型和通讯光缆上,减少雷击次数,节约抢修费用。