浅谈挡雪栅栏在风力发电场中的应用

汪成伟　李月忠　杨勇军

摘要：玛依塔斯风区是新疆九大风区之一，因风吹雪经常造成交通封堵而出名，被人们称为“魔鬼风区”。文章主要根据已建成中电投玛依塔斯风电三期工程110kV升压站周围挡雪栅栏，阐述在大风大雪恶劣天气影响下，风力发电场挡雪栅栏的设计、施工，以期望在风力发电场挡雪栅栏建设中提供参考。

关键词：挡雪栅栏；风吹雪；风力发电场；透风率；栅栏高度；风向 文献标识码：A

中图分类号：TM614 文章编号：1009-2374（2016）14-0053-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.14.027

1 概述

中电投玛依塔斯风电场三期49.5MW工程位于塔城市托里县境内玛依塔斯风区，以西距离喇嘛昭乡约6.5km，距离铁厂沟镇30km处。项目区位于S318线附近，地势较为平坦，总地势北高南低，海拔集中在980～1100m。风电场年平均风速8.67m/s，风电场50年一遇70m高度最大风速为42.33m/s，主风向为东风，次风向为西风。场内新建一座110kV升压站。在冬季大风大雪的影响下，雪粒遇到站内建筑物阻挡后会沉积在站内，使站内室外电气设备被积雪掩埋，引发电气设备短路、跳闸，同时也给站内人员出行造成困难。针对站内积雪问题，通过调查分析后，设置挡雪栅栏（墙）是一种比较经济、合理的办法。本文就风力发电场挡雪栅栏（墙）的设计、施工进行了探讨。

2 挡雪栅栏的类型和影响因素

2.1 挡雪栅栏的基本结构和类型

挡雪栅栏一般由挡雪板块和支撑组成，挡雪板块一般由防风网、铁皮、角铁和槽钢等制成，支撑一般由角铁、槽钢、钢管、铁丝通过连接、拉、埋、支撑等手段安装。

固定式：固定在地面，不能移动。

移动式：在防雪期间，根据栅栏后的积雪情况可以随时移动。

纵栏式：结构与横栏式相同，只是栅栏条垂直于地面方向设置，并在栅栏间设置纵向间隙。

可调节透风率式：在挡雪栅栏的支架上，对每块挡雪栅板设置可调节角度的装置，用于调节挡雪栅栏的透风率。

2.2 挡雪栅栏的作用原理

当风吹雪穿越挡雪栅栏时，一部分由于受到挡雪栅栏的阻挡作用，损耗风能，在挡雪栅栏前面形成涡流，使风吹雪的风速迅速下降，削弱气流带动雪粒的能量，使大量风吹雪雪粒沉积在挡雪栅栏前后，形成积雪。

2.3 影响挡雪栅栏作用的主要因素

2.3.1 透风率。不同透风率的挡雪栅栏对风速的影响范围和程度有着很大的差异，透风率越低，阻挡效果越好，风速减弱程度也越大，但同时风速恢复得也越快，从而其影响范围越小。根据理论，透风率为50%～60%的挡雪栅栏阻挡效果最佳。

2.3.2 栅栏高度。总体来说，挡雪栅栏高度越高，其阻雪总量越大。但高度太高，不仅施工难度增大、成本增高，且不利于自身稳定。在实践中，挡雪栅栏高度可设置在地面上1.5～2m。地下可根据当地的地质条件、地形、风力大小等因素设置0.3～0.5m的基础。

2.3.3 风向。一般来说，挡雪栅栏的走向与主风向垂直，效果最佳。

3 挡雪栅栏间的距离

挡雪栅栏高度可确定栅栏迎风侧（挡雪栅栏前）、背风侧（挡雪栅栏后）风雪减速区的范围，风速在栅栏的迎风侧5～6h、背风侧10～15h（h为栅栏高）范围内减速，雪粒在这一范围内沉积。超过此距离，将不受挡雪栅栏的影响。

4 挡雪栅栏的布置原则

根据现场实际情况，为更好地阻挡风吹雪，采用设置多道挡雪栅栏。

4.1 风电场110kV升压站主风向侧

根据玛依塔斯风电场实际情况，110kV升压站主风向侧设置3排垂直于主风向的挡雪栅栏，110kV升压站与第一排挡雪栅栏间距为40m，第一排栅栏高度为3m，第一排挡雪栅栏与第二排挡雪栅栏间距为30m，第二排栅栏高度为2.5m，第二排挡雪栅栏与第三排挡雪栅栏间距为30m，第三排栅栏高度为2m。如图1所示：

4.2 风电场110kV升压站次风向侧

110kV升压站主风向侧设置2排垂直于次风向的挡雪栅栏，110kV升压站与第一排挡雪栅栏间距为40m，第一排栅栏高度为3m，第一排挡雪栅栏与第二排挡雪栅栏间距为30m，第二排栅栏高度为2.5m。如图2所示：

5 挡雪栅栏施工流程

第一，立柱基础利用人工进行开挖，开挖尺寸为50*50*100，开挖完成后，将立柱基础用C35混凝土进行浇筑；第二，挡雪栅栏立柱采用￠80钢管，挡雪板采用透风率为50%的防风网，通过螺丝固定在钢管立柱上；第三，钢管立柱前后采用钢绞线锚固。

6 质量要求

第一，施工前由技术人员进行详尽的技术质量交底，严格按施工图及相关规范要求施工，开挖基坑（槽）时不得超过基底标高。严格按设计、规范要求对地基进行处理，压实系数满足设计要求，回填前清除沟槽内的积水和有机物。现浇混凝土达到75%的强度后回填；第二，开挖后按施工图纸规定的深度保证基面干净、平整且无积水或流水，所有松散土、石均以清除；第三，严格控制混凝土的水灰比和坍落度，满足设计强度要求，混凝土搅拌完毕后，及时运到浇筑地点浇筑，混凝土从搅拌到浇筑成型的时间，不得超过120分钟，运输过程中保持混凝土的均匀性。混凝土浇筑完毕12小时内对其加以覆盖浇水养护，使混凝土保持湿润状态。每日浇水养护不少于2次，养护时间不少于7昼夜；第四，栅栏安装前，对相关施工人员进行质量、安全教育和责任分工，对栅栏的编号、方向、长度、断面尺寸、螺栓孔位置及数量进行检查。每道工序完工后，由操作者自检，相关人员检验合格后进入安装工序；第五，安装完成后的挡雪墙顶部要保持在同一高度，做到“横平竖直”。

7 结语

实践证明，中电投玛依塔斯风电三期工程110kV升压站挡雪栅栏在经过了两个冬季风雪天气的考验后，挡雪栅栏对风电工程升压站风吹雪有较好的防护作用，便于施工。而挡雪栅栏的挡雪效果与地形、风向、风速等因素密切相关，要充分收集地形、降雪量、风向、风速等技术资料，科学合理地设置挡雪栅栏。

参考文献

[1] 姚志坤.挡雪墙和挡雪栅栏在公路风吹雪防治中的应用[J].黑龙江交通科技，2007，（11）.

[2] 王多尧，孙保平，赵国平.牧区G303公路典型挡雪墙的防风作用[J].农业工程学报，2013，29（7）.

[3] 赵争乾，张军.挡雪墙对铁路风吹雪雪害的防治[J].路基工程，2012，（1）.

作者简介：汪成伟（1986-），男，青海湟中人，国家电投新疆能源化工集团公司塔城分公司工程师，研究方向：工程建设管理；李月忠（1964-），男，青海乐都人，国家电投新疆能源化工集团公司塔城分公司高级工程师，研究方向：工程经营管理。

（责任编辑：蒋建华）