風扇葉片電加熱除冰及電阻絲布置的實驗研究

舒立春、齊家豪、胡琴、姜興良、邱剛、李漢濤

1 項目背景

我國風電機組總裝機容量躍居世界第一，并且還在逐年增加。其中中材科技風電葉片，我國風電場主要分布在“三北”等相對潮濕寒冷的地區，該地區風電葉片結冰嚴重。. 葉片結冰對風機的機械性能和空氣動力性能造成很大危害，嚴重影響風機的輸出效率。我國風力發電起步較晚，國內對風電葉片除冰技術的研究較少且不成熟。為保證風電場正常穩定運行，風電機組葉片冰災的防治??成為風電產業發展必須解決的問題。一。

2 論文解決的問題及其意義

本文以一臺 300W 的小型風力發電機作為測試對象。不同環境條件下的電加熱除冰試驗在人工氣候室中進行。分析了環境溫度、空氣中液態水含量、相對風速和加熱功率密度對除冰時間的影響。同時提出了電阻絲的合理布置，比較了不同電阻絲布置下的除冰效果。研究成果為扇葉防冰災和電加熱除冰技術的推廣應用提供參考和支持。

3 論文主要內容

隨著加熱功率的增加吊車出租，除冰時間曲線的趨勢越來越平緩；在這種環境條件下，當加熱功率密度較小時，不同結冰厚度下的除冰時間差異很大。除冰時間隨著溫度的降低而增加，增加的幅度會越來越大。當溫度較低時，不同結冰厚度下的除冰時間差異很大。除冰時間隨著風速和LWC的增加而增加，但在不同的結冰厚度下，曲線的增加是不同的。當結冰厚度為20mm時，除冰時間變化較為平穩。隨著相對風速和LWC的增加，除冰時間緩慢增加；但是當結冰厚度減少到10mm時，

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圖1 外界因素對除冰時間的影響

電阻絲的展向排列和弦向排列可以形成不同的融水通道。融水通道形成后，隨著葉片的轉動，前者的融水在根部流出，融水從葉片的尖端流出；葉尖采用弦向布置除冰效果優于展向布置，葉根位置適合展向布置；此外，觀察到，脫落的冰層不是整個脫落，而是分段脫落：葉片前半部分的冰層是由于在大離心力的作用下最先脫落的; 由于厚度小，葉片后半部分的冰層很小，

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圖2 三種葉片除冰效果對比

4。結論

本文通過對風機進行電加熱除冰試驗，分析外界因素對除冰時間的影響，提出合理布置電阻絲。結果顯示：

1)結冰厚度小時，除冰時間隨結冰厚度變化劇烈。隨著結冰厚度的不斷增加吊車出租，除冰時間逐漸趨于平穩中材科技風電葉片，直至無明顯變化。

2)隨著加熱功率和環境溫度的增加，除冰時間減少，且下降趨勢變慢，不同冰厚下除冰時間的差異越來越小。

3)隨著相對風速和LWC的增加，除冰時間增加，增加趨勢越來越強烈，無法達到除冰效果；當結冰厚度較小時，除冰時間基本呈線性變化。

4) 葉尖電阻絲應沿弦向布置，根部電阻絲應沿展向布置，形成融水循環通道，加快冰層融化效率；同時，葉片尖端的冰層易于除冰。發生脫落，根部的冰層很容易融化。

引文信息

舒立春，齊家豪，胡琴，等。風扇葉片電加熱除冰及電阻絲布置試驗研究[J]. 中國電機工程學報, 2017, 37(13):3816-3822.

舒立春, 齊家豪, 胡琴, 等.風電葉片電加熱除冰及電阻絲布置試驗研究[J]. 中國電機工程學報, 2017, 37(13): 3816-3822 (中文).

團隊介紹

作者團隊是復雜大氣環境電氣外絕緣團隊。團隊現有教授4人，副教授1人。該課題組隸屬于重慶大學電氣工程學院高壓與外絕緣系，擁有輸配電設備與系統安全與新技術國家重點實驗室。絕緣子及扇葉覆冰生長模型及防冰融冰方法研究[J].

舒立春，教授，博士生導師，從事高海拔、污染、冰雪覆蓋、濕沉降環境研究。中外絕緣研究。作為項目負責人或首席研究員，參與（含完成）多項國家重點基礎研究發展計劃（973)項目、國家科技支撐計劃、國家自然科學基金（含重大研究項目））項目、省部級重點科研項目等，發表學術論文120余篇，出版專著2部，獲國家級省部級以上科研獎勵10余項，其中科學技術二等獎。和技術進步，

胡琴，教授，博士生導師，主要從事復雜環境下輸電線路外絕緣放電和電暈放電的研究。研究團隊長期從事防冰減災技術研究。近年來，在絕緣子、電線覆冰與熔化、風力發電機組覆冰與熔化等方面進行了大量模型和實驗研究。