風電機組典型事故及預防措施分析

摘要：隨著新能源產業的興起，風電行業規模不斷擴大，然而一些風電公司為了擴大生產規模，增加效益，注重風電機組生產數量卻忽略了風電機組質量，加之風電機組的定期定檢維護不到位，導致近幾年來風電事故頻發。文章通過對風電機組典型事故的分析，理解并掌握了相關預防措施，減少了風電機組事故的發生。

關鍵詞：風電機組；典型事故；預防措施；風力發電；風電事故 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM614 文章編號：1009-2374（2015）29-0123-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.29.062

風電事業發展迅猛，風電事故也層出不窮，事故原因多種多樣，本文主要就風電機組倒塌、超速飛車、著火、葉片斷裂及雷擊幾個典型事故的原因及預防措施進行簡單的分析和探討。

1 風電機組倒塌事故

風電機組一次次的倒塌，不僅造成巨大的經濟損失，同時還有可能造成人員的傷亡。

第一，風電機組塔筒、塔筒法蘭及螺栓不符合要求，質量不合格。

預防措施：（1）風電機組制造廠家要提高風電機組塔筒、塔筒法蘭及各螺栓的生產標準。加強生產過程中的下料、筒節卷制、焊接、組對、噴砂、防腐涂層等過程控制；嚴格執行法蘭內傾、平面度、平行度檢測，噴砂除銹檢查、防腐涂層檢測標準，各過程都必須嚴格按照相關標準進行并檢測合格。風電機組塔筒的法蘭材料、螺栓材料的強度必須在出廠前進行各指標測驗，確保塔筒法蘭的低溫沖擊韌性及螺栓強度等相關指標達到國標要求。（2）風電機組塔筒在招標選型時要選擇技術成熟、質保體系完整的制造廠，在塔筒采購協議中母材、高強螺栓、焊料等關鍵部件必須由具備相應資質的供應商提供。

第二，風電機組塔筒連接螺栓力矩值大部分達不到要求。

預防措施：（1）風電機組安裝時必須嚴格審查施工單位資質，安裝中的螺栓要符合制造廠說明書標明的要求。塔筒連接的高強度螺栓必須經過第三方檢驗合格，塔筒吊裝后的質量驗收應根據風電機組安裝作業指導書和相關標準對塔筒螺栓力矩、焊縫進行復查。（2）風電機組吊裝后1～3個月內必須對所有塔筒螺栓進行力矩校對，風電機組運行后嚴格按照廠家維護手冊及技術說明進行力矩定檢維護，按照規程要求抽查塔筒螺栓力矩，并對力矩值不合格進行校正。

第三，風電機組基礎強度未達到設計要求。

預防措施：風電機組基礎澆筑時，監督施工要做到全方位的監督，不出現死角，牢牢抓住風電機組基礎施工質量；風電機組基礎回填必須嚴格按照設計手冊的相關要求執行；基礎施工完畢后，基礎混凝土強度、接地電阻測試結果及基礎環上法蘭水平度均合格后方可進行機組吊裝作業。總之，無論從設計、基礎澆筑、原材料的質量及配比等方面均要嚴格把關，加大工程的監管力度。

第四，定期巡視檢查項目不全。

預防措施：應加強對螺栓力矩和塔筒探傷的檢查；每年除對塔筒各螺栓力矩進行定檢外，還應對風電機組基礎沉降、塔筒檢查進行檢測，同時在風電機組日常維護檢修時還應注意觀察塔基及塔筒外形有無變化，如地基下沉確、地面基礎傾斜。

第五，設計考慮不周全。

預防措施：風電機組設計及風場選址必須由具備相關專業資質的機構進行，遵守《風電場廠址工程地質勘查技術規定》的相關規定，同時還要考慮防腐、覆冰、臺風等極端因素。

2 風電機組超速飛車

“飛車”事故的發生，其后果往往是整臺機組毀滅性的損失。

風電機組發生嚴重超速會導致“飛車”事故的發生，發生風電機組嚴重超速的原因包括以下種類：風機突然甩負荷、發電機與系統脫軌，對超速保護模塊參數設置不正確，轉速傳感器、剎車系統、變槳系統失效及超速試驗時控制不當等因素。

預防措施：

第一，在風電機組調試期間必須組織做好超速保護試驗，確保超速保護全部可以正常工作。按廠家要求時間間隔，定期做超速試驗。

第二，認真做好風電機組定檢工作，參數核對工作。（1）認真檢查剎車系統、轉速檢測裝置各元件，確保各個元件性能完好無損。剎車裝置固定良好，無松動，剎車動作無異常，且反饋信號與動作執行指令狀態保持同步。（2）剎車片厚度要嚴格按照規定，控制好剎車的間隙，及時處理、更換不合格、老舊的剎車盤、剎車模塊等。（3）必須在主軸和高速軸上分別裝設轉速檢測裝置，確保裝置完好無損。彈性聯軸節、復合聯軸器聯接牢固、可靠，確保轉速差動保護系統工作良好。（4）定期測試急停按鈕，保證觸發急停按鈕槳葉能迅速、準確回到預定位置。（5）定期檢查后備電池電壓及單個電池好壞。（6）不允許擅自解除控制系統的任何保護，不允許擅自改動任何保護定值。

第三，加大遠程監控力度，完善風電機組維護檢查制度。

（1）風力是發電的主要因素，在大風時，時時監控風向變化，尤其在風向頻繁變化時應停止機組運行，因為風向的迅速變化會燒毀風機，影響發電工程的進展。（2）如經常性發生剎車片報警，應及時通知檢修人員檢查剎車片，并對其控制系統進行檢查。（3）如發電機報超速故障時，要及時通知檢修人員對剎車系統、轉速檢測裝置各元件進行檢查。

3 風電機組著火

第一，風電機組防雷系統配備不全或定期維護不到位。

預防措施：（1）風電機組必須配備全面的防雷和防浪涌設備，并根據風電機組具體型號進行調整。防雷和防浪涌系統必須像其他風電整機零部件一樣，按照現有技術進行規劃、制造和運行。（2）防雷和防浪涌裝置必須覆蓋機艙、葉片，特別是電氣裝置，包括電纜線路及與運行和安全相關的設備。（3）加強風電機組的抗雷能力，在風電機組安裝時要嚴格按照國家的防雷避雷標準設計，避免出現安全隱患。（4）要定期對風電機組防雷系統進行全面檢查、維護。

第二，電氣與機械故障引起的火災。

預防措施：（1）按照風電機組維護手冊做好常規維護工作，做好風電機組機艙、葉片和輪轂、塔基和塔筒部分火災隱患部位的定期巡視檢查工作，發現缺陷及時整改，并定期做好溫度測試工作。（2）實時監測各部件的重要操作參數，如機械及電氣系統的變壓器、發電機繞組、齒輪箱、液壓系統、軸承等的工作壓力、溫度等，確保達到預定設定值，監測系統便會發出警報并最終自動停機。

4 風電機組葉片斷裂

風電機組葉片斷裂事故近幾年來發生的頻率也較高，給風電企業造成巨大的經濟損失。

第一，設計不完善和生產缺陷。為了追求更高的利潤，葉片設計達不到標準，原材料不合格。

預防措施：（1）葉片設計必須符合國家相關標準。材料必須選用重量輕、強度和剛度大，抗疲勞性能、減振性能良好，耐高溫，符合相關標準的材料。（2）嚴格控制質量，加大風電機組葉片生產的監督力度，完善生產工藝。

第二，煙霧、低溫、雷擊等自然環境對風輪葉片的影響。由低溫誘導失速型風輪葉片產生不可預測的振動，導致葉片結構發生破壞、影響機組正常運行；由于靜電、金屬粉塵、水氣等因素的存在，導致可能產生雷擊現象，葉片受雷擊后其材料強度發生變化，嚴重時會導致葉片邊緣開裂、表層破碎或剝離使葉片受損。

預防措施：在選擇風電機組葉片時應考慮到風電場周圍環境的影響。定期做好風電機組防雷系統的檢查與維護工作，減少風電機組遭雷擊次數。

第三，風電機組葉片日常巡檢，定期維護工作開展不到位。

預防措施：（1）健全風電機組巡檢制度，日常巡視時可以采用望遠鏡對葉片的外形、表面磨損情況，是否有裂紋，是否出現沙眼等進行仔細檢查，發現問題及時進行維護處理。（2）按照風電機組葉片定檢維護要求做好風電機組葉片定檢維護工作。

第四，風電機組的擺振。在正常情況下，葉片在擺振方向受到激振后振幅比較小并且能夠衰減，沒能造成太大的危害，但在失速的情況下，葉片的氣動阻尼超過了結構阻尼，導致振動不能衰減而造成葉片斷裂。

防范措施：（1）利用減振器消除機艙擺振方向上的振動，利用在機艙尾部加裝機械減振器的方法消除或降低葉片擺振方向的振動。（2）合理設計支撐結構，機組總體設計時合理確定支撐結構特性，以達到避免擺振方向振動的目的。

5 風電機組遭雷擊

風電機組的高度隨著輪轂高度和葉輪直徑的增大不斷升高，遭受雷擊的風險不斷增加，可以說雷擊已成為自然界中對風電機組安全運行危害最大的自然災害。

第一，為了降低投入成本，生產廠家在生產風電機組防雷系統各部件時采用的材料不符合標準或生產過程把關不嚴導致產品質量不合格。

預防措施：（1）風電機組防雷系統從原材料的選用、生產、檢測檢驗等各個環節要嚴格按照相關工藝流程、標準進行。（2）在采購時我們應該選用技術成熟的廠家的防雷產品，質保體系要完整，防雷產品的材料以及絕緣程度都要經過測試合格，并且各項指標符合國家規定標準。

第二，風電機組防雷設施建立不完善。

預防措施：對風電機組建立綜合防雷系統。包括外部防雷保護系統和內部防雷保護系統。外部防雷保護系統由接閃器、引下線和接地系統組成，它的作用是防止雷擊對風電機組結構的損壞以及火災危險。內部防雷保護系統是由在該區域內縮減雷電電磁效應的設施組成，主要包括防雷擊等電位連接、屏蔽措施和電涌保護。

第三，由于投入運行時間長，風電機組的防雷設施老化，失去其防雷效果，外加定期巡查次數不夠，導致雷擊事故的發生。

預防措施：定期對風電機組防雷系統進行全面檢查，發現隱患及時進行整改，確保風電機組防雷系統

可靠。

安全是一個企業的頭等大事，“安全第一，預防為主”的方針是我們始終堅持的唯一信念。只有理清思路，認清風電機組倒塌、超速飛車、著火、葉片斷裂及遭雷擊事故發生的危險點及原因，才能預防治理，排除隱患，從根本上降低風機重大事故的發生率。

參考文獻

[1] 康春華，張小青，王芳.風電機組的防雷問題[J].山西電力，2006，（6）.

作者簡介：龐淵（1984-），男，甘肅慶陽人，華電內蒙古開魯風電有限公司助理工程師，研究方向：風電運行檢修、風電管理。

（責任編輯：蔣建華）