1場區概況

　　場區地形主要是山地，海拔高度1300～1570m，場區內以灌木為主，場區粗糙度較小。該地屬于亞熱帶季風氣候區，溫暖濕潤，光照充足，四季分明，冬暖夏涼。風電場采用單母線接線方式，經箱變將風機出口電壓690V升壓至35kV，通過35kV集電線路(電纜)至110kV升壓站后，再通過高壓架空線路輸送至電網。風電場共有兩條集電線路，風機布置比較分散，主要分布于各山頂或山脊上。

　　2風機情況

　　單機容量2MW，共計20臺，總裝機容量40MW。風輪直徑為115m，屬于IECⅢC類，輪轂高度80m，切入風速2.5m/s，額定風速9.2m/s，3s平均切出風速30m/s，10min平均切出風速25m/s，該場2016年11月11日第一臺風機并網，于2017年05月20日20臺風機全部投產。

　　3風資源情況

　　2017年6月至2019年7月月發電量和月平均風速變化情況如圖1所示。由圖可知：

　　(1)風速年內的分布較不均勻，變化范圍較大，結合可研數據來看，12月、1～3月風速較大、受臺風影響的月份風速較大，從圖1可知歷史風速最大月是2月，為5.54m/s，最小風速是11月，為3.88m/s。

　　(2)2017年10月發電量與2018年同期相比，高出418.73萬kWh，原因是10月份風場共受三個臺風影響，臺風期間日平均風速8.5～9.9/s，日發電量72.39～83.08萬kWh，累計天數6天。

　　(3)2018年期間1月平均風速最大，但發電量(895.75萬kWh)卻不如3月(907.04萬kWh)的高，主要原因在于1月份受凝凍天氣影響，造成部分風機停機。

　　(4)2019年上半年2月發電量最高(1100.47萬kWh)，也是首次破了月發電量1000萬的紀錄.較2018年同期增加了325.95萬kWh，原因之一為2018年同期凝凍天數5天，而2019年2月未出現凝凍。從圖2可以看出，2月23日平均風速最小(2.17m/s)，2月18日平均風速最大(8.5m/s)，但2月整體風速比較穩定(5m/s左右)，并且機組運行良好，未發生故障停機。

　　4天氣影響

　　4.1低溫覆冰

　　2018年凝凍天數1月7天，2月5天，12月4天，2019年凝凍天數1月2天，2月2天，12月6天，1月、2月、12月這三月容易發生葉片覆冰。覆冰產生條件：空氣濕度大：室外溫度接近甚至低于0℃。一般發生在大霧、凍雨或降雪后。葉片覆冰時若機組繼續運行，對機組的危害非常大：影響葉片的氣動性能：降低發電效率：降低機組的使用壽命;風輪旋轉時，覆冰可能從葉片上脫離，落冰可能會傷害附近的人，存在安全隱患。目前對覆冰的應對措施：在氣溫驟降前，做好防寒防凍檢查。現場運維人員在確認機組葉片覆冰后，對風機進行手動停機，并密切關注現場氣溫變化情況，待天氣回暖，到現場檢查確認機組覆冰融化后，恢復機組運行。該法比較依賴天氣情況，但是成本低。

　　針對葉片覆冰問題，目前可以安裝主動除冰裝置，如機械除冰和熱力除冰，機械除冰可采用超聲波除冰對不同覆冰狀態下的槳葉進行了模態分析，從槳葉的曲率模態參數中提取風力機槳葉覆冰區域與覆冰厚度參數，并利用壓電陶瓷片產生的超聲波橫向剪切應力給風力機槳葉除冰。國電公司報道了一種風力發電葉片除冰系統，其將風力發電機自身產生的熱量通過離心風扇和和管道循環傳輸到葉片內部，然后利用該熱量來實現葉片除冰。

　　采用主動除冰法，會增加葉片的使用壽命，提升發電量，但是需要安裝除冰裝置，裝置的可靠性、經濟性需要被充分考慮，如果葉片覆冰期短，增加主動除冰裝置，會增加運維成本。

　　4.2臺風

　　臺風期間若風速變化過快或風速過大，機組達到切出條件而停機。由于輪轂高度處的湍流強度明顯增大，容易觸發偏航系統告警：機組各部件的振動明顯增強，容易造成風機塔架晃動、折斷、垮塌及葉片折斷等事故。臺風到來前，對風機、箱變、站內設備進行巡檢，確保各個設備運行正常。檢查風機、箱變、站內設備間門窗是否完好、是否漏水。組織現場運維人員學習防臺防汛應急預案，檢查應急物資儲備情況，并進行模擬演練。臺風到來時，現場運維人員和廠家技術人員做好24小時值守，密切監控機組風速、風向變化、機組運行情況，實時了解臺風動態及天氣情況，必要時手動偏航并進行手動停機。臺風后需排查設備、場內道路及排水溝堵塞情況，總結抗臺經驗，為下一步工作打下堅實的基礎。

　　4.3雷電

　　場區內大多數風機安裝在空曠的山頂，易受雷電影響，比如風機葉片、模塊等。2019年風電場因雷電而發生故障停機情況統計如下：高壓架空線路出線受雷電影響跳閘共計3次，其中3月1次，6月2次;葉片損傷2次，分別為葉尖接閃器脫落、葉尖開裂：振動模塊通信故障累計30次，5月、6月、7月、8月合計占比80.65%。由于原振動模塊WP4084在遭受雷電干擾時，會中斷與主控系統之間的數據傳輸，機組易報振動模塊通信故障，在更換為抗雷電干擾性能強的LE2183振動監測儀后，雷電故障率明顯降低。雷電對設備的危害方式可分為直擊雷、感應雷、高壓雷電波侵入等三種。

　　(1)直擊雷。對于可能遭受直擊雷破壞的高壓架空線路出線和風機葉片，采取的防雷保護措施為：在主變區域線路桿塔上裝設避雷針，通過尖端放電將雷電流導至大地：在風機葉片葉尖裝設接閃器.雷電流可經由預埋在槳葉內部的引下線流向塔架。風機塔筒高度80米，葉片半徑50多米，機組總高度可達130多米。當遭到雷擊時，雷電流經內部的金屬導體迅速傳導至葉片連接的輪轂部分，避免強大的雷電流使葉尖結構內部的溫度急驟升高，從而保護葉片不至于被破壞。

　　(2)高壓雷電波侵入。在通過電纜連接的設備兩端安裝避雷器、過電壓保護器或浪涌保護器，來阻止高壓雷電波的侵入，如圖3所示，箱變低壓側與變流器同時安裝浪涌保護器，箱變高壓側安裝氧化鋅避雷器，35kV集電線路開關柜安裝過電壓保護器。

　　在易受雷電影響的系統，比如機艙柜模塊，在模塊前端加裝浪涌保護器，可以提升設備的防雷性能，提高設備的可靠性，保證機組的正常運行。

　　(3)感應雷。為阻止感應雷的破壞，將設備金屬外殼部分進行接地。風電機組的接地系統是整個防雷保護系統的關鍵設置，為機組遭受雷擊時的雷電流提供泄流通道。

　　每年在雷雨季節前對升壓站、風機及箱變進行防雷檢測，測量防雷保護接地電阻、葉片導通性，若檢測結果不合格則應及時整改，確保設備在雷電季節安全穩定運行。檢查各設備避雷器、浪涌保護器是否完好，檢查設備的接地裝置各部分連接是否牢固、無松動，完善風場的防雷電方案。

　　4.4雨霧多、濕度大

　　風電場地處浙南高海拔山區，室內濕度常年高達70%以上，對電子器件和金屬結構影響較大。潮濕會腐蝕風力發電機組金屬部件，從而降低風力發電機組部件的使用壽命。

　　需定期檢查控制柜溫濕度控制器或凝露控制器是否正常工作，檢查加熱器是否正常投入。檢查變壓器呼吸器硅膠是否變色，檢查各設備絕緣性能是否良好。對外殼等容易銹蝕的部位，及時組織人員除銹，并重新噴漆。

　　5結語

　　隨著風電度電成本降低，低風速地區(包括山地、丘陵等)風電也開始迅速發展起來。山地風電場風速波動性較大，隨季節變化明顯，還易受到臺風、雷電等惡劣天氣的影響，通過總結浙江某山地風電場應對天氣因素的經驗和措施，為山地風電場的生產管理提供參考。

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