风电机组安全运行研究

熊菲

摘要：在风电场的运行过程中，对于其安全性能的影响因素有很多，包括人员操作、管理制度的完善与否、维修调试工作的专业性与否、回路保护的可靠性与否、风电机组的质量问题、建筑施工的质量等。但是对于这些因素进行研究可以发现，影响最大的因素是风电机组的安全运行问题。本文在对风电运行现状及问题分析的基础上，对风电机组安全运行的机械、电气、环境控制等影响因素进行了分析。

关键词：风电机组；安全运行；机械因素；电气因素；环境控制因素

引言

作为全球最大、发展最快的风电市场，我国风电近年的发展连续大幅超过研究机构的预测。丰富的风能资源储量及政府的强力支持为中国风电行业的长期发展创造了良好的条件。

一、风电运行现状及问题

通过对2011年底的相关数据可以看出，我国的并网风电已经达到了4500万千瓦以上。由于风电有着非常快的发展速度，并且风电上网有着很高的要求，所以在近期风电的发展已经从速度转向了质量。风电是我国新能源中非常重要的方面，在各个风电设备制造的公司中，其都有着自己的标准，并且国家对于这方面并没有统一的规范建设。特别是在风电的操作中，很多人员并没有相关的资质，并且管理制度不完善，所以在每年都会发生因为安全问题而引发的人员伤亡。根据统计可以看出，2009年到2012年，因为风电机组的倒塌、损毁等的原因而出现36起重大事故，造成了15人死亡，其后果是非常严重的。

二、风电机组安全运行的影响因素

（一）机械因素

1、联接螺栓力矩的保证

在风力发电机组中，其联接主要是通过螺栓进行固定。连接螺栓必须要有着高标准的质量和高度的可靠性，从而对于因为螺栓变形、断裂而引发的事故进行避免。风电机组在安装完毕之后应该对于螺栓力矩值进行有效的检验，从而达到相应的标准。在机组投入使用之后，应该以500小时为时间间隔进行检修，也就是500小时检修。在检修的过程中，应该对于力矩通过液压扳手来进行检验，并且液压扳手不能有超过3个百分点的力矩误差。在进行检验过程中，如果螺母有着超过20度的旋转，就应该对于螺栓进行全面检测，如果旋转角度超过50度，就应该对于所有螺栓螺母进行更换，从而确保不会因为螺栓的问题而出现事故。

2、机械部件的防腐处理

一般情况下，风力设备的使用都是在恶劣的环境中，其受到高温、冷冻、辐射、风沙等各种因素的影响。风力电机组的寿命一般为20年，所以其必须要有着非常强的防腐性能。在设计中，应该对于机舱、叶轮、电机、塔架、螺栓等都进行较好的防腐处理，并且应该对于极端恶劣环境进行考虑，例如沿海湿热气候等。所以生产商应该提高在极端恶劣环境中风电机组的仿佛标准，叶轮部分的一些重要部件以及塔架的外部应该使用的防腐等级为C5-M，在塔架的内表面以及机舱内部的相关部件中应该采用的防腐等级为C4。通过防腐工作，可以使得风力电机组能够在任何环境中保持安全的运行状态。

（二）电气因素

1、良好的绝缘性能

在一定的程度上，风力电机组运行的稳定性能受到风电设备绝缘性能的影响非常大。母排间、线路间的绝缘一旦出现问题，被击穿的现象很容易发生。所以绝缘工作如果不到位，那么当电压比之临界值高事，就会出现电解质耐受性差，电流增大，绝缘固体介质会出现烧毁、融化等的现象，使得发电机组损坏，并且有可能造成火灾。如果其长时间运行在这种情况下，电化学击穿、热击穿、柜内点击穿等的问题都有可能发生。因为绝缘性能受到的影响因素非常多，所以在进行风力电机组选用中，必须要对于全方面的性能进行评测，选择优质的产品。

2、元器件及时维护

在风电设备中，是有着许多功能模块存在的，这些模块往往通过复杂的电子元件排列组合形成，所以这些电子元件能否正常工作，决定了整个风电机组的正常运行与否。在设备器件损坏之前，是会有相应的时间内带病运行的，而在带病运行的过程中，器件会在任何时候停止工作，从而出现损坏或者发生危险。所以应该对于SCADA实时监控系统对于设备的运行进行监控，从而分析出各种数据，确保运行的正常。为了能够使得发电机组有着安全稳定的性能，相关人员必须要对于巡检工作和维护工作认真对待，以便使得器件在带病期间就能够得到维修或者更换，使得整体的安全性能增强。

（三）环境控制因素

1、环控装置良好

环控装置是指在机组中，按照运行条件进行自主调节的装置，主要包括发电机的散热器、齿轮油冷却系统、双馈型机组、变流器散热、加热器等，通过环控装置的使用，能够使得风电机组的运行安全可靠。在普通的风电机组中，其设计温度为20摄氏度到40摄氏度之间，但是在恶劣环境下，可能要增加一些其他的装备，例如适度控制设备等。环控装置可以为发电机组的正常运行营造一个良好的环境。

2、不同运行环境的专项设计

环境条件主要包括台风、海拔高度、环境湿度、环境温度等的各方面的因素。因为不同的外界环境有着不同的特点，所以必须要针对各种外界环境进行专项实验而设计，以保证发电机组的运行安全可靠。在不同的环境和条件下，风电机组的性能也是不同的，所以应该按照环境和气候因素对于分别分析和设计，例如海上型机组、沿海型、高温型、低温型、高海拔、低风速等各种机组的设计，以确保其能够对于各种气候和环境进行满足。

结束语：

在风电机组安全运行的条件中，机组的整体性能是非常重要的因素。要想使得风电机组能够安全可靠，就必须要对于风电机组的质量进行管理。在我国，风电行业必须要进行统一的制度建设和体系建设。风电行业应该与我国目前的国情相适应，国家应该对于运行管理、并网监测、施工安装、规划建设、研发制造等的各种标准体系进行有效的建设，才能够使得风电行业有着更为安全稳定的发展。

参考文献：

[1] 王帅.自然环境对风力发电机组安全运行的影响分析[J].中国安全生产科学技术，2009，（06）：214-218.

[2] 陈军.浅谈电气化铁路单相负载对风电机组安全运行影响[J].电力技术，2009，（10）：25-26+43.

[3] 张治俊，李辉，陈宏文，杨超，唐显虎.双馈风电机组总体控制策略及运行性能[J].重庆大学学报，2011，（07）：63-68.

[4] 李辉，赵猛，赵斌，杨超，唐显虎.双馈风电机组转速观测及容错控制策略[J].电力系统自动化，2011，（01）：77-82.

[5] 侯佑华，齐军，王小海，万江，张红光，杨涛.大规模风电场的建模及其在内蒙古电网安全稳定运行的研究[J].中国电机工程学报，2010，（04）：71-78.