淺談擋雪柵欄在風力發電場中的應用

汪成偉　李月忠　楊勇軍

摘要：瑪依塔斯風區是新疆九大風區之一，因風吹雪經常造成交通封堵而出名，被人們稱為“魔鬼風區”。文章主要根據已建成中電投瑪依塔斯風電三期工程110kV升壓站周圍擋雪柵欄，闡述在大風大雪惡劣天氣影響下，風力發電場擋雪柵欄的設計、施工，以期望在風力發電場擋雪柵欄建設中提供參考。

關鍵詞：擋雪柵欄；風吹雪；風力發電場；透風率；柵欄高度；風向 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM614 文章編號：1009-2374（2016）14-0053-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.14.027

1 概述

中電投瑪依塔斯風電場三期49.5MW工程位于塔城市托里縣境內瑪依塔斯風區，以西距離喇嘛昭鄉約6.5km，距離鐵廠溝鎮30km處。項目區位于S318線附近，地勢較為平坦，總地勢北高南低，海拔集中在980～1100m。風電場年平均風速8.67m/s，風電場50年一遇70m高度最大風速為42.33m/s，主風向為東風，次風向為西風。場內新建一座110kV升壓站。在冬季大風大雪的影響下，雪粒遇到站內建筑物阻擋后會沉積在站內，使站內室外電氣設備被積雪掩埋，引發電氣設備短路、跳閘，同時也給站內人員出行造成困難。針對站內積雪問題，通過調查分析后，設置擋雪柵欄（墻）是一種比較經濟、合理的辦法。本文就風力發電場擋雪柵欄（墻）的設計、施工進行了探討。

2 擋雪柵欄的類型和影響因素

2.1 擋雪柵欄的基本結構和類型

擋雪柵欄一般由擋雪板塊和支撐組成，擋雪板塊一般由防風網、鐵皮、角鐵和槽鋼等制成，支撐一般由角鐵、槽鋼、鋼管、鐵絲通過連接、拉、埋、支撐等手段安裝。

固定式：固定在地面，不能移動。

移動式：在防雪期間，根據柵欄后的積雪情況可以隨時移動。

縱欄式：結構與橫欄式相同，只是柵欄條垂直于地面方向設置，并在柵欄間設置縱向間隙。

可調節透風率式：在擋雪柵欄的支架上，對每塊擋雪柵板設置可調節角度的裝置，用于調節擋雪柵欄的透風率。

2.2 擋雪柵欄的作用原理

當風吹雪穿越擋雪柵欄時，一部分由于受到擋雪柵欄的阻擋作用，損耗風能，在擋雪柵欄前面形成渦流，使風吹雪的風速迅速下降，削弱氣流帶動雪粒的能量，使大量風吹雪雪粒沉積在擋雪柵欄前后，形成積雪。

2.3 影響擋雪柵欄作用的主要因素

2.3.1 透風率。不同透風率的擋雪柵欄對風速的影響范圍和程度有著很大的差異，透風率越低，阻擋效果越好，風速減弱程度也越大，但同時風速恢復得也越快，從而其影響范圍越小。根據理論，透風率為50%～60%的擋雪柵欄阻擋效果最佳。

2.3.2 柵欄高度。總體來說，擋雪柵欄高度越高，其阻雪總量越大。但高度太高，不僅施工難度增大、成本增高，且不利于自身穩定。在實踐中，擋雪柵欄高度可設置在地面上1.5～2m。地下可根據當地的地質條件、地形、風力大小等因素設置0.3～0.5m的基礎。

2.3.3 風向。一般來說，擋雪柵欄的走向與主風向垂直，效果最佳。

3 擋雪柵欄間的距離

擋雪柵欄高度可確定柵欄迎風側（擋雪柵欄前）、背風側（擋雪柵欄后）風雪減速區的范圍，風速在柵欄的迎風側5～6h、背風側10～15h（h為柵欄高）范圍內減速，雪粒在這一范圍內沉積。超過此距離，將不受擋雪柵欄的影響。

4 擋雪柵欄的布置原則

根據現場實際情況，為更好地阻擋風吹雪，采用設置多道擋雪柵欄。

4.1 風電場110kV升壓站主風向側

根據瑪依塔斯風電場實際情況，110kV升壓站主風向側設置3排垂直于主風向的擋雪柵欄，110kV升壓站與第一排擋雪柵欄間距為40m，第一排柵欄高度為3m，第一排擋雪柵欄與第二排擋雪柵欄間距為30m，第二排柵欄高度為2.5m，第二排擋雪柵欄與第三排擋雪柵欄間距為30m，第三排柵欄高度為2m。如圖1所示：

4.2 風電場110kV升壓站次風向側

110kV升壓站主風向側設置2排垂直于次風向的擋雪柵欄，110kV升壓站與第一排擋雪柵欄間距為40m，第一排柵欄高度為3m，第一排擋雪柵欄與第二排擋雪柵欄間距為30m，第二排柵欄高度為2.5m。如圖2所示：

5 擋雪柵欄施工流程

第一，立柱基礎利用人工進行開挖，開挖尺寸為50*50*100，開挖完成后，將立柱基礎用C35混凝土進行澆筑；第二，擋雪柵欄立柱采用￠80鋼管，擋雪板采用透風率為50%的防風網，通過螺絲固定在鋼管立柱上；第三，鋼管立柱前后采用鋼絞線錨固。

6 質量要求

第一，施工前由技術人員進行詳盡的技術質量交底，嚴格按施工圖及相關規范要求施工，開挖基坑（槽）時不得超過基底標高。嚴格按設計、規范要求對地基進行處理，壓實系數滿足設計要求，回填前清除溝槽內的積水和有機物。現澆混凝土達到75%的強度后回填；第二，開挖后按施工圖紙規定的深度保證基面干凈、平整且無積水或流水，所有松散土、石均以清除；第三，嚴格控制混凝土的水灰比和坍落度，滿足設計強度要求，混凝土攪拌完畢后，及時運到澆筑地點澆筑，混凝土從攪拌到澆筑成型的時間，不得超過120分鐘，運輸過程中保持混凝土的均勻性?；炷翝仓戤?2小時內對其加以覆蓋澆水養護，使混凝土保持濕潤狀態。每日澆水養護不少于2次，養護時間不少于7晝夜；第四，柵欄安裝前，對相關施工人員進行質量、安全教育和責任分工，對柵欄的編號、方向、長度、斷面尺寸、螺栓孔位置及數量進行檢查。每道工序完工后，由操作者自檢，相關人員檢驗合格后進入安裝工序；第五，安裝完成后的擋雪墻頂部要保持在同一高度，做到“橫平豎直”。

7 結語

實踐證明，中電投瑪依塔斯風電三期工程110kV升壓站擋雪柵欄在經過了兩個冬季風雪天氣的考驗后，擋雪柵欄對風電工程升壓站風吹雪有較好的防護作用，便于施工。而擋雪柵欄的擋雪效果與地形、風向、風速等因素密切相關，要充分收集地形、降雪量、風向、風速等技術資料，科學合理地設置擋雪柵欄。

參考文獻

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作者簡介：汪成偉（1986-），男，青海湟中人，國家電投新疆能源化工集團公司塔城分公司工程師，研究方向：工程建設管理；李月忠（1964-），男，青海樂都人，國家電投新疆能源化工集團公司塔城分公司高級工程師，研究方向：工程經營管理。

（責任編輯：蔣建華）