摘 要：对于整个风电项目投资来说，升压站、风机基础等各个专业造价相对变化不大，而集电线路路径设计方案、接线方式的选择、电缆选型等等水平的优劣则对工程造价有着显著的影响，如何保证在集电线路全寿命周期运行费用最低，为投资者提供最佳设计方案，本文将有重点的进行论述。
关键词：风力发电 集电线路 优化方案
1 概述
对于平原风电项目来说，整个风场视线开阔，风机排布规则，场内集电线路路径走向也一目了然，安全性与经济性布置很容易把控，但山地项目的机位排布在微观选址阶段就存在很高的要求，需要根据前期开发的相关条件下，结合工程实际情况进行现场实勘，通常由风资源、集电线路和场内道路三个专业的工程设计人员共同配合完成。尤其是在选定风机位的时候就要详细参考集电线路杆塔基础选址、架空或地埋电缆路径的选择，山地项目风机与风机之间大多为直接跨越，无论出于安全性的考虑，还是工程经济性角度出发，抑或是实际施工过程中的便捷性，抓住重点进行优化设计都是非常有必要的。
2 路径方案设计
平原风电项目集电线路路径设计比较规则，回路分配平均，山地项目则完全不一样，地形地貌多变，高程变化明显，线路路径很少能够完全呈直线，选择地埋电缆方式时大部分会与场内道路路线吻合，但这样电缆长度会相对增长很多，工程造价明显提高，项目管理人员在开工决策之前会联合施工图设计单位实地踏勘调研，通过多路径方案对比与优化设计，推荐最终的电缆路径方案，节约电缆敷设距离，降低电缆中间接头出现频率，值得重点指出的是，线路地埋电缆沿场内道路敷设虽然会节省电缆沟开挖等施工工程造价和征占地费用，但增加的电缆造价明显在其之上。
3 接线方式的确定
风电机组接入开关柜在常规条件下都是按照总容量进行等分接入的，也可考虑根据地理位置的不同的实际情况结合施工的便捷性布置，一般某一台开关柜接入风电机组的数量差别不宜过大，风机通过箱变经过电缆串接后接入开关柜，如果一条集电线路接入的风机台数在数台以上，可以考虑在几台风机之间安装分支箱，以防后期在某台风机箱变设备出现故障，这样在检修的时候可以通过操作分支箱把故障设备隔离，不用在进行检修维修时整条回路断电操作，间接提高整个风场的生产效率。
4 电缆选型设计
4.1电缆特点
目前山地风电项目常用的电缆都是依靠塑料介质来达到绝缘的目的，在35kV电缆线路中主要采用交联聚乙烯电缆，为了增加电缆机械性能，采用交联聚乙烯绝缘聚乙烯护套钢带铠装电缆（YJLV），此类电缆有以下几方面优点：
（１）该导体能够承受高达90摄氏度的高温，在过载的条件下短时间内达到130摄氏度也没有问题，甚至短路的时候可以达到250摄氏度，载流比相当大。
（２）可以布置在高落差或垂直敷设地段，很适合山地风电跨越山沟；
（３） 施工敷设容易；终端和连接头施工简单，后期维护方便。一根电缆截面的确应满足温升、载流量、经济电流密度、短路热稳定和允许电压降等要求，并应进行电压损失校验。
4.2导体材质
电缆材质目前有铜芯和铝芯两种，铜芯电缆与铝芯电缆的优缺点可通过以下几点进行优化。
4.2.1线径比较。相同的截面下铜芯电缆载流量高出铝芯电缆1/3左右，铜的导电率比铝高1/2左右，所以在同样的额定电流下，铝导线的电缆直径比铜芯电缆大很多，所以相对来说，铜芯电缆比铝芯电缆不管在运输、安装施工阶段都方便很多。
4.2.2导电性。在同等工况下铜之间的接触电阻大大小于铝与铜导体连接的接触电阻，大概小约20倍左右，铜接头其表面形成的氧化膜在连接时导电性能很好，但是铝电缆表面接头在与空气接触后形成的氧化物，导电性能很差难以清除，造成连接处接触不良，接触电阻增大，导致发热引起设备着火。
4.2.3综合对比。风电场地处偏僻地区，铜芯电缆与铝芯电缆开挖工程量基本相同，征地租赁费用也基本相同，所以山地风电场应用优先考虑使用铝芯电缆，相同截面铝芯大大便宜于铜芯，但是按照现有的施工技术和安装工艺，铝芯导体的连接界面容易被氧化，接触部位的导电性能相差较大，接触面容易发热，发热时铝芯电缆接头处蠕变明显，如果接头出现多次不稳定发热运行时，接触电阻大大增加发热温度过高，容易造成接头绝缘击穿炸毁，根据相关资料统计，目前工艺避免使用400m㎡以上截面的铝芯电缆。
4.3 防火防虫
风电场地埋电缆防火薄弱点主要表现在电缆中间接头盒和电缆头，所以做好电缆附件的工艺要求至关重要，但是也要做好电缆入站的防火，在电缆附近做好防火措施是在发生电缆故障的情况下防止火情进一步扩大的重要一步。
风电场直埋电缆路径大多地处野外荒山，运行环境恶劣，除需防止雨水等自然灾害的危害外，还要防止虫害的威胁，危害源主要是家白蚁和黄肢散白蚁，白蚁能把电缆护层咬穿，选择电缆路径时，尽可能避开白蚁的寄生地，没办法避开时必须采取防咬和毒杀的方法控制，制造防咬电缆、在电缆护层材料中加入一定剂量对白蚁有毒杀作用的药物，在土壤中渗入一定剂量的毒杀药物。
5 过电压及防雷接地保护
电缆运行过程当中，会有过电压的产生，过电压一般包括操作过电压、雷电过电压、暂时过电压，所以在线路设计当中应选择合理的过电压保护装置。
5.1 电缆内绝缘和外绝缘都应考虑进行保护，装设相应的避雷器，调整内绝缘厚度来实现；
5.2 风电场升压站内接地电阻应每年检，雷电季节来之前必须完成接地电阻检测，风机接地网须＜10Ω，升压站内接地电阻＜4Ω，继电保护接地网接地电阻＜0.5Ω。
6 电缆埋设注意事项
电缆构筑物有电缆隧道、电缆沟、排管、壕沟（直埋）、吊架桥架，风电场集电线路电缆根据路径选择合适的安装方式，一般以电缆直埋为主，进入升压站采用电缆沟方式进站，地下直埋是一种最常用的经济简单的方式，可用于交通不密集的场所，电缆埋于地下，有利于散热，可提高空间的利用率，直埋沟的深度一般为700mm，穿越农田时不应小于1m，沟底应铺设沙子或筛过的土，电缆铺设后覆盖一层泥土后沿全长电缆砖或水泥板遮盖，各直埋电缆间的距离应满足a≥150mm，b≥120mm，在电缆直埋的路径上应分别采取保护措施，防止机械损伤、振动、热影响、腐殖物质、虫鼠危害。
7 小结
山地风电场集电线路设计，除了上述的几个重点需要需要把握的环节以外，最重要的是要与现场地形、气候等自然条件紧密结合，不能只是草草看下现场仅只在图上做内业，要尽量考虑建设环境内的实际情况，这样才能为日后的工程建设、运行维护打下良好的基础。
参考文献
[1] \，风力发电技术与风电场工程. 化学工业出版社.2012.01
[2] 朱永强?,风电场电气工程. 机械工业出版社.2012.09?
[3] 孟遂民.孔伟.唐波, 架空输电线路设计（第二版）. 中国电力出版社.2019.03