风电机组高原环境适应性措施

风力发电机组高原环境适应性措施

1. 低温应对措施

1）对所有承受冲击载荷的零部件采用抗低温的材料。

2）对润滑油及润滑脂的选择均考虑低温状态下的性能值。

3）主要电气设备均包含柜内加热器，同时机舱内装有加热器，能够保证在外部环境温度较低时仍能处于合适的运行温度范围内。

4）对齿轮箱的润滑油采用加热，在温度低于要求值时，加热装置启用，使油温上升到要求值，并一直循环以加热齿轮箱的其余部件。

5）发电机采用加热，保持电气、电子元件的温度高于要求值。

6）叶片采取综合防冰冻措施。

7）当环境温度低于最低运行温度时，控制系统能够自动执行停机操作。待温度回升到工作区间时，控制系统能够重新自动启动风机。

2. 雷电应对措施

防雷保护接地系统由叶尖防雷装置、导电缆和防雷碳刷通过轮毂、主轴、主机架、塔筒到基础接地网。接地系统必须根据当地的土壤地质条件进行设计施工，要求风力机基础及其周围必须设置良好的接地网。建立一个围绕风力发电机与塔筒相联接的环形接地网，接地网应该与所有接地电极相连。

机组所有的金属部件连接在一起并连接到低阻接地通路上。机舱全部设备：齿轮箱、电机、轴承座等全部与机架用接地电缆相连；塔筒间的法兰用接地电缆相连。机舱罩装有若干接闪器，接闪器间用铜带相连，铜带用接地电缆接于主机架上；安装于机舱罩外的风向风速仪支架上装有避雷器，避雷器通过接地电缆与机舱罩铜带相连。

3．叶片结冰应对措施

风场建成后，如果遇到风机覆冰，风机叶片的空气动力学轮廓就会受到影响，导致叶片的性能以及风力发电机组功率输出无法达到设计要求。叶片表面的大量覆冰会引起风机的附加载荷与额外的振动，从而降低其使用寿命。在极端情况下，积冰甚至会造成风机整体坍塌或局部破损。因此叶片除冰措施非常重要。

为了最大程度的减少外界侵蚀，风电叶片一般采用聚氨酯涂料体系作为叶片表面涂层。冰是少数能够粘附在大多数已知聚合物上的物质，其中聚合物包括硅树脂、氟碳树脂、聚氨酯树脂和聚四氟乙烯树脂。当前风电叶片涂层体系大多数为聚氨酯树脂体系，因此风电叶片在低温、高湿的环境中运行或静止时，叶片表面不可避免的会出现覆冰现象。风机叶片在冰冻环境下采用除冰技术防止叶片结冰，保证风力发电机组正常工作。目前采用的除冰技术有电加热、人工除冰、涂防结冰油漆等。

人工除冰借助于操作平台，除冰效率低下，操作危险系数高。

电加热可分为内部电加热和外部电加热两种方式。内部电加热方案是在叶片内部贴上导电器件，如加热丝。在叶片结冰时，通电提高叶片内部温度，利用热平衡原理将内部热量传导到叶片外部。外部加热方案是在叶片外部贴上导电器件，如导电膜等，在叶片结冰时或结冰后，通电提高叶片表面温度，从而避免结冰或者融冰。电加热效率高但能耗高，需设计加入器件布线，引入温度测量及控制系统，使叶片系统复杂化，风险较大，维护困难，成本高。

防结冰油漆是目前应用范围最为广泛的叶片抗结冰材料，其工作原理是降低叶片表面能，提高疏水性。成本低，无需特殊的雷电防护，后期维护简单，易于推广。

4、防潮措施

风力发电机组机舱内部设加热器及轴流风机，提高机舱内部温度的同时带走水汽。电气设备在控制系统上电前，通过水热交换器除湿，直到湿度降到设定值，才启动控制系统，从而启动风机。

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5、电气绝缘

电力电子器件一般按照海拔2000m进行设计，当海拔高于2000m以后，由于空气密度的影响使电力电子器件的绝缘、散热受到非常大的影响，基于这种情况，风力发电机组选用的电气设备应充分考虑现场实际情况，发电机绝缘等级选用H级，同时考虑到高海拔地区空气稀薄会对发电机散热造成影响，因此相应增大发电机的散热通风量；变频器内部的功率器件会相应加大容量和绝缘间隙，同时增大散热量保证在高原地区的使用。