温湿度对风电电气产品性能的影响

韦昊冰

摘要：风电电器产品常年都设置在户外，而且风电组多为复杂的大型设备，因此经常处于温湿度较高的环境中会对风电电器产品的正常运行造成严重的影响。因此本文经过研究，得出了温湿度对风电电器产品性能的影响因素。

关键词：风电电器;温湿度;产品性能

引言：

电气行业工作中发现，配电设备的容易在深夜发生故障或是事故，而且机电设备经常在潮湿闷热的春夏季发生故障，当温度骤然降低或是升高的季节也非常容易发生机电的事故。这些规律也常在风电电气产品中出现。而且由于近年来温室效应日渐严重，气温上升异常，而且由此导致了高温高湿的多变气候逐渐形成。这使得常年暴露在室外的风电电气产品面临越来越多的威胁。在这些风电电气产品运行时空气的温湿度对机器的安全运行产生非常大的影响。

一、高温高湿环境对风电电气产品性能的影响

1.1风电电气产品所处环境温度

高温环境下，风电电气的电机工作发热会导致温度过高，但是由于散热较难，在这种环境下电气工作持续工作严重的话会导致电源线破裂、短路或发生触电时间，从而缩短了设备的使用寿命。由于风电电气产品的部件可能会在高温下软化，导致降低性能，或是改变特性，造成潜在的损坏风险和氧化现象。而温度过低则会导致开裂，脆化，活动部件咬死，以及特性的改变。此外，在低温条件下，空气密度的增加也会引起马达单元的额定输出增加（尤其是失速型风机组），从而导致风电电气产品出现过载的危险，导致事故的发生。与此同时，还会引起风力发电机叶片阻尼结构特性的变化，振动增大，从而导致风电电气产品的叶片后缘结构，导致裂缝产生，造成机器运行的安全隐患。当温度明显低于零度时，水蒸气突然冻结，严重影响风电电气产品的运行，还会对其造成严重的损害。例如冰块的大小会改变叶片的外部尺寸。降低风力利用率，叶片上结冰还有可能导致其脱落时损坏风电产品的底层不见。

我国大陆的风能资源主要集中在北部三个地区（东北，北部，西北）和东南沿海，北部三个地区的平均气温低于南方地区，而且温差较大，特别是在冬季寒冷的时候。几年前曾发生过风电项目的风力发电机组发生坍塌。而事故发生的一个重要原因是，该塔筒所用法兰的低温冲击韧性没有达到国家标准，由此为事故埋下了隐患。塔的上部在中间发生变形，风力发电机运行时发生剧烈的抖动然后摔落至地面，造成风电电气产品全部损坏。

夏天时当风力涡轮机接近满负荷并且持续不断工作，可能会导致一些主要部件的温度逐渐升高，特别是在高温高湿、散热慢的环境下，对风力涡轮机、液压油、齿轮箱、冷却水、变压器和其它关键部件的操作和使用都有严格的要求。

2.2风电电气产品所处环境湿度

高湿环境下，会加快风电电气产品的受腐蚀程度和老化程度，还会降低电气设备的绝缘性。湿气往往是风电电气产品中风轮机外部部件（如塔架、叶片和舱室）腐蚀或老化的一个重要因素。与此同时，它也会影响风机内部的各种元件，如电阻器和电器元件的绝缘。这会导致电子元件的性能降低，并为电气产品带来安全隐患。此外，风电电气产品在离岸、高温、潮湿等高湿度环境下工作时，机舱内部可能会出现冷凝现象，从而容易造成电器元件短路。在风电电气产品运行中，并不是完全的湿度越低越好，因为随着湿度降低，产生的静电等级会逐渐升高，高温低湿环境下容易产生静电等问题，从而影响风电设备的正常、稳定运行。因此为了保证风电电气产品电路板的安全性，还需要在出厂前进行高温低湿试验，防止由此原因造成的短路等安全事故。

而且在高湿环境下，会降低电器的绝缘性能，严重时会导致短路、漏电、烧毁电器或引发触电事故。潮湿的环境也会使金属更易生锈，降低风电电气产品的使用年限。电器零件的锈蚀会导致，如电气参数的改变和断路等故障，为风电电气的使用带来安全隐患。机件锈蚀会降低机件的强度，使部件的运行不灵活，增加设备的负荷，造成故障。长时间高温高湿环境有利于真菌生长。霉菌在代谢过程中会分泌出有机酸，并且霉菌自身含有的水分较多，两者相互结合会造成绝缘材料的性能降低，设备发生漏电短路的现象，严重时还可能会出现触电事故，或是机器在负荷的环境下运行，最终导致了机器的报废。

2.3风电电气产品在高温高湿环境下工作

如果风电电气产品长期处于高温高湿的环境下，复合材料基体会在在高温高湿环境中吸水膨胀，从而导致分子间距增大，材料刚度下降材料脆性增加，水分子扩散，从而导致复合材料的外形发生变化，并出现细小的裂缝，如果放任不管还有可能会导致裂缝增大，出现裂痕导致风电电气产品的叶片出现断裂。而且风电电气中使用的复合材料需要使用高素质，并且具有较高的防水性和机械性能的优质产品，由于中国市场上材料参差不齐，在选购时或是企业制造时需要选取高质量的合格产品。风电电气产品的叶片如果出现腐蚀破坏将会直接影响到叶片的气动性能，进而影响到风电电气产品的工作效率。

如果是风力发电站，还将会影响到其的发电效率。对于风力发电机来说，塔身内外表面一般均有镀锌层和聚合物树脂层组成的防腐层，如果产品常年所处温度和湿度过高，则会加速涂层的老化、粉化和起泡，从而降低涂层的防护性能，从而导致机舱和塔底的损坏，并且会导致机舱底层和塔筒的金属材料受到腐蚀，从而降低了风力发电机组的发电效率。严重者，还有可能造成塔筒的损坏和由于减低了抗冲击性而导致的叶片折断。

此外，一般而言，盐雾、较高的海水温度和盐度是我国东南部湿热地区大气环境的一个重要特征，而且大海里还有很多海藻，水质污染严重，整体腐蚀环境较差。因此在此种环境下的海上风电设备受到的腐蚀更为严重，在设计与建设时更应注意防腐蚀，延缓因腐蚀造成的使用寿命缩小。

结语

在我国，由于地域辽阔，安置在南方与北方的风电电气产品所处的环境不相同，因此所面临的处境也不尽相同。本文讨论了温湿度对风电电气产品性能的影响，发现在北方风电电气产品需要面对温湿度为其带来的危害为温度过低时造成的水凝结现象以及气温骤变时造成的材料開裂问题，而在南方风电电气产品长期处于高温高湿状态下导致的机组散射与绝缘等性能下降。

参考文献：

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