风电机组典型事故及预防措施分析

摘要：随着新能源产业的兴起，风电行业规模不断扩大，然而一些风电公司为了扩大生产规模，增加效益，注重风电机组生产数量却忽略了风电机组质量，加之风电机组的定期定检维护不到位，导致近几年来风电事故频发。文章通过对风电机组典型事故的分析，理解并掌握了相关预防措施，减少了风电机组事故的发生。

关键词：风电机组；典型事故；预防措施；风力发电；风电事故 文献标识码：A

中图分类号：TM614 文章编号：1009-2374（2015）29-0123-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.29.062

风电事业发展迅猛，风电事故也层出不穷，事故原因多种多样，本文主要就风电机组倒塌、超速飞车、着火、叶片断裂及雷击几个典型事故的原因及预防措施进行简单的分析和探讨。

1 风电机组倒塌事故

风电机组一次次的倒塌，不仅造成巨大的经济损失，同时还有可能造成人员的伤亡。

第一，风电机组塔筒、塔筒法兰及螺栓不符合要求，质量不合格。

预防措施：（1）风电机组制造厂家要提高风电机组塔筒、塔筒法兰及各螺栓的生产标准。加强生产过程中的下料、筒节卷制、焊接、组对、喷砂、防腐涂层等过程控制；严格执行法兰内倾、平面度、平行度检测，喷砂除锈检查、防腐涂层检测标准，各过程都必须严格按照相关标准进行并检测合格。风电机组塔筒的法兰材料、螺栓材料的强度必须在出厂前进行各指标测验，确保塔筒法兰的低温冲击韧性及螺栓强度等相关指标达到国标要求。（2）风电机组塔筒在招标选型时要选择技术成熟、质保体系完整的制造厂，在塔筒采购协议中母材、高强螺栓、焊料等关键部件必须由具备相应资质的供应商提供。

第二，风电机组塔筒连接螺栓力矩值大部分达不到要求。

预防措施：（1）风电机组安装时必须严格审查施工单位资质，安装中的螺栓要符合制造厂说明书标明的要求。塔筒连接的高强度螺栓必须经过第三方检验合格，塔筒吊装后的质量验收应根据风电机组安装作业指导书和相关标准对塔筒螺栓力矩、焊缝进行复查。（2）风电机组吊装后1～3个月内必须对所有塔筒螺栓进行力矩校对，风电机组运行后严格按照厂家维护手册及技术说明进行力矩定检维护，按照规程要求抽查塔筒螺栓力矩，并对力矩值不合格进行校正。

第三，风电机组基础强度未达到设计要求。

预防措施：风电机组基础浇筑时，监督施工要做到全方位的监督，不出现死角，牢牢抓住风电机组基础施工质量；风电机组基础回填必须严格按照设计手册的相关要求执行；基础施工完毕后，基础混凝土强度、接地电阻测试结果及基础环上法兰水平度均合格后方可进行机组吊装作业。总之，无论从设计、基础浇筑、原材料的质量及配比等方面均要严格把关，加大工程的监管力度。

第四，定期巡视检查项目不全。

预防措施：应加强对螺栓力矩和塔筒探伤的检查；每年除对塔筒各螺栓力矩进行定检外，还应对风电机组基础沉降、塔筒检查进行检测，同时在风电机组日常维护检修时还应注意观察塔基及塔筒外形有无变化，如地基下沉确、地面基础倾斜。

第五，设计考虑不周全。

预防措施：风电机组设计及风场选址必须由具备相关专业资质的机构进行，遵守《风电场厂址工程地质勘查技术规定》的相关规定，同时还要考虑防腐、覆冰、台风等极端因素。

2 风电机组超速飞车

“飞车”事故的发生，其后果往往是整台机组毁灭性的损失。

风电机组发生严重超速会导致“飞车”事故的发生，发生风电机组严重超速的原因包括以下种类：风机突然甩负荷、发电机与系统脱轨，对超速保护模块参数设置不正确，转速传感器、刹车系统、变桨系统失效及超速试验时控制不当等因素。

预防措施：

第一，在风电机组调试期间必须组织做好超速保护试验，确保超速保护全部可以正常工作。按厂家要求时间间隔，定期做超速试验。

第二，认真做好风电机组定检工作，参数核对工作。（1）认真检查刹车系统、转速检测装置各元件，确保各个元件性能完好无损。刹车装置固定良好，无松动，刹车动作无异常，且反馈信号与动作执行指令状态保持同步。（2）刹车片厚度要严格按照规定，控制好刹车的间隙，及时处理、更换不合格、老旧的刹车盘、刹车模块等。（3）必须在主轴和高速轴上分别装设转速检测装置，确保装置完好无损。弹性联轴节、复合联轴器联接牢固、可靠，确保转速差动保护系统工作良好。（4）定期测试急停按钮，保证触发急停按钮桨叶能迅速、准确回到预定位置。（5）定期检查后备电池电压及单个电池好坏。（6）不允许擅自解除控制系统的任何保护，不允许擅自改动任何保护定值。

第三，加大远程监控力度，完善风电机组维护检查制度。

（1）风力是发电的主要因素，在大风时，时时监控风向变化，尤其在风向频繁变化时应停止机组运行，因为风向的迅速变化会烧毁风机，影响发电工程的进展。（2）如经常性发生刹车片报警，应及时通知检修人员检查刹车片，并对其控制系统进行检查。（3）如发电机报超速故障时，要及时通知检修人员对刹车系统、转速检测装置各元件进行检查。

3 风电机组着火

第一，风电机组防雷系统配备不全或定期维护不到位。

预防措施：（1）风电机组必须配备全面的防雷和防浪涌设备，并根据风电机组具体型号进行调整。防雷和防浪涌系统必须像其他风电整机零部件一样，按照现有技术进行规划、制造和运行。（2）防雷和防浪涌装置必须覆盖机舱、叶片，特别是电气装置，包括电缆线路及与运行和安全相关的设备。（3）加强风电机组的抗雷能力，在风电机组安装时要严格按照国家的防雷避雷标准设计，避免出现安全隐患。（4）要定期对风电机组防雷系统进行全面检查、维护。

第二，电气与机械故障引起的火灾。

预防措施：（1）按照风电机组维护手册做好常规维护工作，做好风电机组机舱、叶片和轮毂、塔基和塔筒部分火灾隐患部位的定期巡视检查工作，发现缺陷及时整改，并定期做好温度测试工作。（2）实时监测各部件的重要操作参数，如机械及电气系统的变压器、发电机绕组、齿轮箱、液压系统、轴承等的工作压力、温度等，确保达到预定设定值，监测系统便会发出警报并最终自动停机。

4 风电机组叶片断裂

风电机组叶片断裂事故近几年来发生的频率也较高，给风电企业造成巨大的经济损失。

第一，设计不完善和生产缺陷。为了追求更高的利润，叶片设计达不到标准，原材料不合格。

预防措施：（1）叶片设计必须符合国家相关标准。材料必须选用重量轻、强度和刚度大，抗疲劳性能、减振性能良好，耐高温，符合相关标准的材料。（2）严格控制质量，加大风电机组叶片生产的监督力度，完善生产工艺。

第二，烟雾、低温、雷击等自然环境对风轮叶片的影响。由低温诱导失速型风轮叶片产生不可预测的振动，导致叶片结构发生破坏、影响机组正常运行；由于静电、金属粉尘、水气等因素的存在，导致可能产生雷击现象，叶片受雷击后其材料强度发生变化，严重时会导致叶片边缘开裂、表层破碎或剥离使叶片受损。

预防措施：在选择风电机组叶片时应考虑到风电场周围环境的影响。定期做好风电机组防雷系统的检查与维护工作，减少风电机组遭雷击次数。

第三，风电机组叶片日常巡检，定期维护工作开展不到位。

预防措施：（1）健全风电机组巡检制度，日常巡视时可以采用望远镜对叶片的外形、表面磨损情况，是否有裂纹，是否出现沙眼等进行仔细检查，发现问题及时进行维护处理。（2）按照风电机组叶片定检维护要求做好风电机组叶片定检维护工作。

第四，风电机组的摆振。在正常情况下，叶片在摆振方向受到激振后振幅比较小并且能够衰减，没能造成太大的危害，但在失速的情况下，叶片的气动阻尼超过了结构阻尼，导致振动不能衰减而造成叶片断裂。

防范措施：（1）利用减振器消除机舱摆振方向上的振动，利用在机舱尾部加装机械减振器的方法消除或降低叶片摆振方向的振动。（2）合理设计支撑结构，机组总体设计时合理确定支撑结构特性，以达到避免摆振方向振动的目的。

5 风电机组遭雷击

风电机组的高度随着轮毂高度和叶轮直径的增大不断升高，遭受雷击的风险不断增加，可以说雷击已成为自然界中对风电机组安全运行危害最大的自然灾害。

第一，为了降低投入成本，生产厂家在生产风电机组防雷系统各部件时采用的材料不符合标准或生产过程把关不严导致产品质量不合格。

预防措施：（1）风电机组防雷系统从原材料的选用、生产、检测检验等各个环节要严格按照相关工艺流程、标准进行。（2）在采购时我们应该选用技术成熟的厂家的防雷产品，质保体系要完整，防雷产品的材料以及绝缘程度都要经过测试合格，并且各项指标符合国家规定标准。

第二，风电机组防雷设施建立不完善。

预防措施：对风电机组建立综合防雷系统。包括外部防雷保护系统和内部防雷保护系统。外部防雷保护系统由接闪器、引下线和接地系统组成，它的作用是防止雷击对风电机组结构的损坏以及火灾危险。内部防雷保护系统是由在该区域内缩减雷电电磁效应的设施组成，主要包括防雷击等电位连接、屏蔽措施和电涌保护。

第三，由于投入运行时间长，风电机组的防雷设施老化，失去其防雷效果，外加定期巡查次数不够，导致雷击事故的发生。

预防措施：定期对风电机组防雷系统进行全面检查，发现隐患及时进行整改，确保风电机组防雷系统

可靠。

安全是一个企业的头等大事，“安全第一，预防为主”的方针是我们始终坚持的唯一信念。只有理清思路，认清风电机组倒塌、超速飞车、着火、叶片断裂及遭雷击事故发生的危险点及原因，才能预防治理，排除隐患，从根本上降低风机重大事故的发生率。

参考文献

[1] 康春华，张小青，王芳.风电机组的防雷问题[J].山西电力，2006，（6）.

作者简介：庞渊（1984-），男，甘肃庆阳人，华电内蒙古开鲁风电有限公司助理工程师，研究方向：风电运行检修、风电管理。

（责任编辑：蒋建华）