作者：朱弘睿 冀文举
来源：《城市建设理论研究》2013年第19期
摘要：风能作为一种可再生能源，具有清洁无污染的鲜明特点，在我国经济发展过程中，利用风能进行发电已经在风力较大的地区得到普遍应用，极大的缓解了火力发电对能源的需求，同时更加的环保。风力发电电气设备的安装是一个主要的环节，例如线路的安装、变压器的安装等，其施工质量关系到设备投入使用之后的效果以及安全等方面的内容，本文就此阐述风力发电电气设备安装过程的注意事项。
关键词：风力发电；电气设备；安装；注意事项
中图分类号：F407.6 文献标识码：A 文章编号：
引言
据资料显示，国外对于风力发电的研究试验早在上世纪初就已经开始研发，而我国近年来才逐渐形成具有一定规模的风力发电系统，并成功的解决了一部分地区的供电问题。风力发电系统虽然具有清洁无污染，资源丰富，可持续再生循环，基础建设周期短，设备装卸灵活等众多优点，但由于风能的开发利用是一项新的技术项目，很多技术还不成熟，系统不够稳定，不易控制，成本也较高，其在后期运行中的可行性，安全性以及投资效益都会很大程度上受到施工质量的影响，因此，加强风力发电的施工质量具有极其重要的意义。
1、风力发电的施工特点
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中，电气工程都起着举足轻重的作用，因此电气工程施工质量的好坏直接影响工程项目的质量、进度、安全和经济效益，尤其是施工中需要注意的关键问题，电气工程管理人员更应加强管理，对各项基础工作及过程进行严格控制。
2、风力发电电气的施工要点及注意问题
由于风力发电系统的电气施工具有很强的技术性，并且对其日后的正常运行工作影响较大，因此，在施工中，要从图纸设计和施工方案的确定开始，直到工程竣工试行合格为止，都需要严格遵守技术规范的指导与要求，按照施工设计方案制定的施工顺序进行施工，并且要做好工程质量监督工作，落实施工中的安全问题，切实保障工程的顺利实施与合格质量。
2.1 设计图纸和施工方案的制定
在绘制风力发电电气施工的设计图纸时，需要事先做好各项准备工作，调查施工所在地常年的风力情况，进行严密的地形勘探工作以及结合当地其他影响到施工质量与进度的因素，制定初步的设计图纸草样。然后交与具体的施工部门进行审核，如土建，风机设备安装等施工部门，把图纸中出现的错误或不易实际操作的一些问题指出来，提出一些可能发生的问题并制定相应的解决方案，与设计部门共同讨论修改，力求设计图纸效果达到最佳。
良好的施工方案制定是保证施工质量的基础，是做好施工前控制的最有效、最基本的方法。要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。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。
2.2 电缆工程的施工
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。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，会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。因此高压缆头的制作严格按照工艺施工。
高压电缆工程的施工质量监测必须得到监督管理部门的重视，因为其施工技术及质量是否达标直接影响着整个工程项目的施工进度与整体质量，对于项目后期的经济收益也有着很大的影响。在施工过程中，一定要注意到各项自然或人为因素对电缆工程的影响，并采取相应的措施进行防护，以保证电缆工程的质量。比如施工进程中，如果空气温度较低，就会使电缆外包绝缘材料产生硬化现象，容易受到损害，影响绝缘性能，因此，要采取电缆预热等措施对电缆进行防护。
2.3 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。
2.4 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。
2.5 接地降阻问题
兆瓦级的风力发电机一般距地面60m～100m，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。
3、变压器安装注意事项
3.1 变压器安装前注意事项
(1)首要工作为变压器室内基础型钢底座的制作安装，通常施工中将基础型钢制作长度确定为距离变压器室大门向内50mm，变压器基础型钢的安装材料首先必须考虑到变压器的总重量，其次再考虑到变压器外观大小而工艺上选择的槽钢规格。
(2)编制技术措施及安全措施，变压器的安装通常作为电气安装过程中的关键工序，要严格按照施工现场实际情况和变压器的参数进行安装技术措施编制工作，包括安装过程中的人员、机具、环境因素的影响，避免变压器器身及附件在安装过程中发生损坏；必要时可将部分部位加以保护，防止变压器的倾斜，器身保持干燥及技术防护工作。技术要求及吊装过程中的要求必须充分考虑在内。制定有关安全施工预案，注意消防措施，避免火灾，防止施工人员安装过程中的触电事故，安装进行之前做好技术及安全交底，这也是顺利完成整个作业程序必要保证。
(3)变压器安装前必须进行检查，前比较常用的是检查变压器的抽芯检查、油枕、散热片、和变压器器身，其中抽芯检查目的就是为了检验变压器芯部绝缘好坏而采取的措施，是处理变压器芯部绝缘的重要环节，但以下情况，可不做抽芯检查，1)制造厂规定可不做器身检查；2)容量为1000KVA以下；3)就地产品仅做短途运输的变压器。另外，器身检查主要为变压器的各部位密封性，不漏油，绝缘是否良好，是否有机械损伤等。
3.2 变压器在安装中需要注意若干事项
(1)变压器的安装工作，吊装时要特别注意保护好变压器搭接桩头及瓷瓶，防止设备损坏。变压器就位时吊车下降速度要缓慢均匀，负责就位调整的人员要认真核对变压器中心线是否与基础的中心线重合，方可将变压器就位。受力后检查吊钩与设备重心是否一致，并进行调整。设备拖运时，将设置在变压器室内的手拉葫芦挂在变压器底部的拖拉千斤绳上，利用手拉葫芦将变压器沿轨道缓缓拉进变压器室，吊机在拖拉过程中进行必要的配合送放。吊机松钩后，再将变压器在轨道上缓慢地拖至基础上进行就位。根据施工图纸按顺序安装散热器；在安装前检查密封性良好，用合格变压器油冲洗干净散热器；安散热器前，先安装其底部的及油泵，紧固所有法兰连接螺栓；安装好支架后，把散热器就位到要求位置，紧固所有连接螺栓。变压器就位后要注意检查高压绝缘子有无碰擦和损伤，湿控装置包括湿度显示仪表是否齐全。施工过程严禁任何杂物落入变压器就位应认准高、低压侧的方向，决不能搞错。变压器本体应水平放置，其安装水平度允许误差2‰，垂直度允许误差为1.5‰。但目前某些变压器技术要求中已不需要考虑变压器油枕侧倾斜度。根据变压器出厂要求，就位后加装变压器隔振器，然后对有载调压器、测温装置、控制箱等附件进行安装。变压器接接地引下线和接地体应用镀锌螺栓可靠连接。接地装置的安装完毕，用接地兆欧表测量电阻应符合要求，当接地电阻不合格时，应增加接地极数量。
(2)变压器安装完成后的检查
在运行前应检查所有紧固件、连接件安装是否牢固。变压器附带湿控设备等辅助器件是否正确安装。为了检查变压器是否完好，必须按规范及厂家说明书要求进行调整试验，所有试验使用的仪器，均应在校验有效期内，试验结果要记录在测试报告上。检查各种交接试验单据是否齐全，变压器一、二次引线相位、相色正确，接地线等压接触良好。变压器应清理擦拭干净，顶盖上无遗留杂物，本体及附体无缺损，且不掺油。保护装置整定值符合规定要求，操作及联动试验正常。
(3)变压器注油
一般变压器注的都是新油，新油需用滤油机进行3到5个体积油循环过滤，油静置48小时后，取油样经相关规程做的油样试验合格后才能注进变压器；注油前变压器应进行真空处理，并且真空度应保持在0.1Mpa不少于8小时，注油时应全程保持真空，注入油的温度应高于器身温度，注油速度不宜大于100L/min，当注油至油箱顶的空隙小于200mm或按制造厂规定，停止注油继续保持真空不少于4小时；停止真空，打开冷却器油阀向冷却器注油，再通过储油柜上专用的添加油阀将变压器油添加至储油柜额定油面；注油结束后，应静置48小时，取油样做试验，试验结果必须符合新油的试验标准，若试验结果不符合要求，必须经过变压器本体油循环达标；打开全部排气帽和排气旋塞放气，至油开始溢出为止。在此要特别说明的是，变压器的注油在周围空气湿度较大时不建议进行此项工序施工。
(4)变压器送电调试运行
1)变压器空载投入冲击试验
变压器第一次投入时，可全压冲击合闸，冲击合闸时一般可由高压侧投入。变压器第一次受电后，持续时间应不少于10min，无异常情况。确定其各项参数符合有关是技术规定和技术标准；其次，查看变压器是否存在各种缺陷，如存在缺陷，则需明确这些缺陷是出现变压器的生产制造环节方面，还是出现于运输或者安装过程中；同时对这些缺陷进行验证，查看这些缺陷是否会影响变压器的正常运行。
2)检查方法
变压器空载运行检查方法主要是听声音。正常时发出嗡嗡声，而异常时有以下几种情况发生：声音比较大而均匀时，可能是外加电压比较高；声音比较大而嘈杂时，可能是芯部有松动；有吱吱的放电声音，可能是芯部和套管表面有闪络；有爆裂声响，可能是芯部击穿现象。
3)变压器调试运行
经过空载冲击试验后，可在空载运行24~28h，如确认无异常便可带半负荷进行运行。经过变压器半负荷通电调试运行符合安全运行规定后，再进行满负荷调试运行。变压器满负荷调试运行48h，再次检查变压器温升、油位、渗油、冷却器运行。经过满负荷试验合格后，方可投入运行。
结束语
风能资源是取之不尽, 用之不竭的可再生能源。风力发电是环境效益最好的电源之一, 是我国鼓励和支持开发的可持续发展的新能源。因此，做好风力发电电气安装，是保证风力发电效率的一个重要前提，需要引起高度重视。
参考文献
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