高海拔環境條件對風電機組變流器的影響

　　摘 要：高海拔地區環境條件，會影響風電機組電氣系統的性能。只有摸清高海拔具體環境條件對變流器系統各個部件的要求，才能設計出穩定運行的變流器系統。本文針對高海拔環境特點，在分析特殊環境對變流器系統影響的基礎上，概述了相關的技術背景以及在高海拔環境中，變流器系統的工作特點及要求。
　　1 引言
　　當前，風電相對集中的區域主要是三北地區（華北、西北、東北）和東南沿海等風能資源豐富地區，這些地區海拔相對較低（海拔一般不超過1000m），對于該地區安裝的風電機組，并沒有因為海拔的差異而制定特殊的技術條件。
　　然而，我國高海拔地區風能資源同樣豐富，如青海、甘肅、云南、西藏和貴州等地的一些地區，年平均風速達到8.5m/s 以上，海拔高度多處于2500m ～ 4000m 的范圍。由于海拔高度的升高，大氣壓力、空氣密度、氣溫、空氣濕度等都會隨之發生變化，由此引起電氣系統對電氣間隙和爬電距離的要求變高，散熱系統的散熱能力變差，電氣部件散熱變差以及線路控制類部件的耐壓和通斷能力下降等。而海拔高度的增加，還會使變流器功率器件的宇宙射線失效率增加數十倍，由此造成故障。
可見，高海拔地區環境的變化，能影響電氣系統的性能，普通風電機組安裝于高海拔地區，未必能安全穩定的運行。本文分析了高海拔特殊環境條件對變流器系統的影響。
　　2 高海拔環境條件對電氣強度的影響
　　隨著海拔升高，空氣壓力或密度降低（表1），會引起電氣間隙和外絕緣強度的降低，使以空氣介質滅弧的開關裝置滅弧性能降低，該類開關部件的通斷能力下降，壽命縮短。另外，由于空氣密度的降低，使發熱部件的溫升增加，散熱能力下降。

表1 某高海拔風場的環境特點

　　海拔的升高，對于風電機組變流器系統的電氣部件，具體影響表現在如下幾方面：
　　2.1 電氣間隙和爬電距離
　　高海拔地區的空氣密度變化，影響電氣間隙和爬電距離。隨著海拔的升高，同樣電壓情況下，對電氣間隙和爬電距離的要求增加。
　　國標《GB/T 20645 特殊環境條件 高原用低壓電器技術要求》中，規定了海拔高度對應的電氣間隙和爬電距離的修正系數。
　　高海拔風電機組的變流器系統，各部分滿足相應海拔高度下和工作電壓下的電氣間隙和爬電距離是系統正常工作的前提，必須仔細反復核對。
　　參考相關標準，風電系統中的爬電距離，要求滿足二類過壓，三級防污等級以上，而電氣間隙則視海拔高度和具體電壓等級而定。