溫濕度對風電電氣產品性能的影響

韋昊冰

摘要：風電電器產品常年都設置在戶外，而且風電組多為復雜的大型設備，因此經常處于溫濕度較高的環境中會對風電電器產品的正常運行造成嚴重的影響。因此本文經過研究，得出了溫濕度對風電電器產品性能的影響因素。

關鍵詞：風電電器;溫濕度;產品性能

引言：

電氣行業工作中發現，配電設備的容易在深夜發生故障或是事故，而且機電設備經常在潮濕悶熱的春夏季發生故障，當溫度驟然降低或是升高的季節也非常容易發生機電的事故。這些規律也常在風電電氣產品中出現。而且由于近年來溫室效應日漸嚴重，氣溫上升異常，而且由此導致了高溫高濕的多變氣候逐漸形成。這使得常年暴露在室外的風電電氣產品面臨越來越多的威脅。在這些風電電氣產品運行時空氣的溫濕度對機器的安全運行產生非常大的影響。

一、高溫高濕環境對風電電氣產品性能的影響

1.1風電電氣產品所處環境溫度

高溫環境下，風電電氣的電機工作發熱會導致溫度過高，但是由于散熱較難，在這種環境下電氣工作持續工作嚴重的話會導致電源線破裂、短路或發生觸電時間，從而縮短了設備的使用壽命。由于風電電氣產品的部件可能會在高溫下軟化，導致降低性能，或是改變特性，造成潛在的損壞風險和氧化現象。而溫度過低則會導致開裂，脆化，活動部件咬死，以及特性的改變。此外，在低溫條件下，空氣密度的增加也會引起馬達單元的額定輸出增加（尤其是失速型風機組），從而導致風電電氣產品出現過載的危險，導致事故的發生。與此同時，還會引起風力發電機葉片阻尼結構特性的變化，振動增大，從而導致風電電氣產品的葉片后緣結構，導致裂縫產生，造成機器運行的安全隱患。當溫度明顯低于零度時，水蒸氣突然凍結，嚴重影響風電電氣產品的運行，還會對其造成嚴重的損害。例如冰塊的大小會改變葉片的外部尺寸。降低風力利用率，葉片上結冰還有可能導致其脫落時損壞風電產品的底層不見。

我國大陸的風能資源主要集中在北部三個地區（東北，北部，西北）和東南沿海，北部三個地區的平均氣溫低于南方地區，而且溫差較大，特別是在冬季寒冷的時候。幾年前曾發生過風電項目的風力發電機組發生坍塌。而事故發生的一個重要原因是，該塔筒所用法蘭的低溫沖擊韌性沒有達到國家標準，由此為事故埋下了隱患。塔的上部在中間發生變形，風力發電機運行時發生劇烈的抖動然后摔落至地面，造成風電電氣產品全部損壞。

夏天時當風力渦輪機接近滿負荷并且持續不斷工作，可能會導致一些主要部件的溫度逐漸升高，特別是在高溫高濕、散熱慢的環境下，對風力渦輪機、液壓油、齒輪箱、冷卻水、變壓器和其它關鍵部件的操作和使用都有嚴格的要求。

2.2風電電氣產品所處環境濕度

高濕環境下，會加快風電電氣產品的受腐蝕程度和老化程度，還會降低電氣設備的絕緣性。濕氣往往是風電電氣產品中風輪機外部部件（如塔架、葉片和艙室）腐蝕或老化的一個重要因素。與此同時，它也會影響風機內部的各種元件，如電阻器和電器元件的絕緣。這會導致電子元件的性能降低，并為電氣產品帶來安全隱患。此外，風電電氣產品在離岸、高溫、潮濕等高濕度環境下工作時，機艙內部可能會出現冷凝現象，從而容易造成電器元件短路。在風電電氣產品運行中，并不是完全的濕度越低越好，因為隨著濕度降低，產生的靜電等級會逐漸升高，高溫低濕環境下容易產生靜電等問題，從而影響風電設備的正常、穩定運行。因此為了保證風電電氣產品電路板的安全性，還需要在出廠前進行高溫低濕試驗，防止由此原因造成的短路等安全事故。

而且在高濕環境下，會降低電器的絕緣性能，嚴重時會導致短路、漏電、燒毀電器或引發觸電事故。潮濕的環境也會使金屬更易生銹，降低風電電氣產品的使用年限。電器零件的銹蝕會導致，如電氣參數的改變和斷路等故障，為風電電氣的使用帶來安全隱患。機件銹蝕會降低機件的強度，使部件的運行不靈活，增加設備的負荷，造成故障。長時間高溫高濕環境有利于真菌生長。霉菌在代謝過程中會分泌出有機酸，并且霉菌自身含有的水分較多，兩者相互結合會造成絕緣材料的性能降低，設備發生漏電短路的現象，嚴重時還可能會出現觸電事故，或是機器在負荷的環境下運行，最終導致了機器的報廢。

2.3風電電氣產品在高溫高濕環境下工作

如果風電電氣產品長期處于高溫高濕的環境下，復合材料基體會在在高溫高濕環境中吸水膨脹，從而導致分子間距增大，材料剛度下降材料脆性增加，水分子擴散，從而導致復合材料的外形發生變化，并出現細小的裂縫，如果放任不管還有可能會導致裂縫增大，出現裂痕導致風電電氣產品的葉片出現斷裂。而且風電電氣中使用的復合材料需要使用高素質，并且具有較高的防水性和機械性能的優質產品，由于中國市場上材料參差不齊，在選購時或是企業制造時需要選取高質量的合格產品。風電電氣產品的葉片如果出現腐蝕破壞將會直接影響到葉片的氣動性能，進而影響到風電電氣產品的工作效率。

如果是風力發電站，還將會影響到其的發電效率。對于風力發電機來說，塔身內外表面一般均有鍍鋅層和聚合物樹脂層組成的防腐層，如果產品常年所處溫度和濕度過高，則會加速涂層的老化、粉化和起泡，從而降低涂層的防護性能，從而導致機艙和塔底的損壞，并且會導致機艙底層和塔筒的金屬材料受到腐蝕，從而降低了風力發電機組的發電效率。嚴重者，還有可能造成塔筒的損壞和由于減低了抗沖擊性而導致的葉片折斷。

此外，一般而言，鹽霧、較高的海水溫度和鹽度是我國東南部濕熱地區大氣環境的一個重要特征，而且大海里還有很多海藻，水質污染嚴重，整體腐蝕環境較差。因此在此種環境下的海上風電設備受到的腐蝕更為嚴重，在設計與建設時更應注意防腐蝕，延緩因腐蝕造成的使用壽命縮小。

結語

在我國，由于地域遼闊，安置在南方與北方的風電電氣產品所處的環境不相同，因此所面臨的處境也不盡相同。本文討論了溫濕度對風電電氣產品性能的影響，發現在北方風電電氣產品需要面對溫濕度為其帶來的危害為溫度過低時造成的水凝結現象以及氣溫驟變時造成的材料開裂問題，而在南方風電電氣產品長期處于高溫高濕狀態下導致的機組散射與絕緣等性能下降。

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