风力发电机组安全保护技术探究

张俊峰

摘要：在风力发电应用过程中，考察与审核是必不可少的环节，并且对其应用的材料也制定了明确的要求，制定了严格的发电设计标准，加强了对电气的控制力度，还将各种因素的影响纳入安全运行保障的考量范围。然而在风力发电机组运行过程中，安全事故问题仍时有发生，只有从安全技术的强化入手，才可保障风力发电机组的安全运行。

关键词：风力发电机组;安全保护;研究

一、风力发电机组分析

风力发电机组的运行需要借助风力，以风力推动风轮的转动，进而实现风能向机械能的转化。通过电机的持续旋转，电机的机械能量再次转化为电能，这就是风力发电机组发电的工作原理。之后，在变压器的作用下将电能输送至国家电网，进而为生活用电以及工业用电提供保障。风力发电机组主要采用的是并网运行的方式，控制方式主要有两种，一是恒速恒频控制方式，另一种是变速恒频控制方式，这两种方式下，电能的频率始终处于一致的状态。在科技不断进行的当下，风电技术得以优化与完善，目前变桨距技术应用率较高，其可在风速变化下实现风轮转速的改变，并在变流技术作用的辅助下控制发电机的转距，进而在保持电流频率不变的情况下最大化的提高发电效率。

二、当前风力发电机组的运行现状

（一）风力发电机组事故频发

风力发电机组运行时，轮毂驱动方面会出现故障，功率变频器也会出现错误，或在机组移动时出现偏航功率下降等问题，虽然可以采用多次复动或设备重启等方式确保机组运行的恢复，然而多次复位也会使风能的利用率受到影响，短时间内多次开关机会使之利用率统计数据出现变化，也会缩短设备的使用寿命。同时，如果风力发电机的变桨电机或齿轮箱等重要部件出现故障问题，必须要停机进行设备检修，由专业的技术人员进行设备的维修及零件的更换，不仅维修工作任务繁重，还需停机较长时间才可恢复设备的正常运行，这会增加维修成本，也会影响风力发电机组的经济收益。

（二）风力发电机组核心部件的损坏率较高

在风力发电机组运行时，如果核心部件出现损毁，将会对其运行安全产生影响，通常齿轮箱、发电机以及轮毂集电环等重要部件应用数量较多，并且较易出现故障，维修及维护成本都相对较高，并且在零件后还需进行繁琐的调试工作，并且即使更换了部件还存在损坏的可能，不仅需要再次维修，也需投入大量的维修成本。

三、风力发电机组的安全运行分析

风力发电机组安装于野外，其运行环境较为复杂，并且难以通过人力作用进行风速的调整，因此，其运行时所承受的压力较为复杂且压力大小不一，因此，外界环境因素的影响会对风机的稳定运行带来不利影响。在风力发电机组制造时主要应用的是金属结构材料，并需对其进行严格的检测，以确保材料具有较强的温度变化抵抗能力以及防腐能力，并对其结构设计进行合理优化，以此提升发电机组的运行寿命。由于风力发电机组需要24小时运行，并且属于自动控制的运行方式，因此也应设计与之相匹配的自动运行系统。具有可编程功能的控制器是风力发电机组的总控系统，系统中安装了控制系统以及传感器，还有PLC结构，同时还包含下属执行机构。传感器的作用是对发电机组的运行状态进行体现，而PLC则会在机组各个指标出现异常时进行处理，控制器起到的是对各个结构的控制作用，控制系统能否发挥出良好的控制性能是决定风力发电机组能否正常运行的关键。风力发电机组能否稳定与安全运行，取决于其控制系统能否展现出良好的控制效果。现阶段，风力发电机组的控制系统当中应用的都是安全链保护系统，这种运行系统较为独立，安全链保护系统采用的是单回路结构，各个监控点相互关联，一旦发电机组出现故障，单回路将会自动触发开关而关闭回路，停止风力发电机组的运行，进而实现对其安全保护。变桨距的调整是控制风机运行状态的主要方式，通过对变桨距的控制可以降低风力发电机组的负荷，在机组中止运行时，桨叶角位置将会改变，进而实现对机组的安全保护。在机组制动过程中，需要同时使用三个相互独立的叶片变桨结构，一旦风力发电机组的运行出现异常，采用紧急顺浆的方式可使叶片保持在最大角度上，进而使机组停止运行。

四、保障风力发电机组安全运行技术的应用对策分析

（一）提高风力发电机组安装质量

安装是风力发电机组运行之前的环节，确保良好的安装质量，可以使风力发电机组的运行效率更高，使之安全运行得以保障，进而将风力发电机组的经济效益完全展现出来。风力发电机组通常安装于户外地势较高处，安装过程中较为困难。安装过程中，必须加强对各个部件的控制，严格对重要的连接点进行排查，特别要加强电气线缆接头的状态检查，如果接头连接的紧密性不够，一旦发电机出现故障问题将会导致连接处出现短路起火等现象，进而导致严重的火灾事故出现，这对导致整个系统瘫痪，为发电企业带来不可估量的经济损失。基于此，在风力发电机组安装过程中，应加强对各个安装部位的检查，严格按照国家规定标准进行安装与检测，从源头上消除潜在的安全隐患。

（二）加强设备巡检管理

系统的运行状况取决于控制系统软硬件的应用情况，在风力发电机组运行时，工作人员必须在控制室内对各个机组的运行情况进行严密监控，并对其运行参数进行准确记录，定期到运行现场进行巡检，以确保风机叶片正常运行，系统运行无异响。将软硬件系统的检查纳入到日常检查项目当中，定期进行系统软件参数的测定，加强设备的维护与检修工作，从主动预防入手，减少设備故障问题的发生。

（三）制定紧急状况的应对措施，减少紧急事故的影响

风力发电机组安装于户外环境，自然灾害的发生会对其运行安全产生不利影响，因此，应采取有效的对策加强对机组的电压保护，并对雷电接收传导系统进行优化与完善。同时，也可制定相关对策确保等电位的有效连接，及时进行接地系统的检查与处理，以免由于雷击引发风力发电机组故障问题出现。由于受到风速问题的影响，风力发电机组也会出现停机故障，并且，如机组长期运行于潮湿环境，并环境气温过低都会使其引发机组停机，在机组运行前，应对设备的绝缘性进行检查，确保其符合运行标准再开启设备。

（四）加强风电齿轮箱维护管理

齿轮箱是风力发电机组的重要结构组成，加强对齿轮箱的保养与维护，可以确保机组的安全与稳定运行。日常检查中，要对齿轮箱的油位进行检查，以免其出现漏油现象，同时要检查齿面，以免其出现不平整现象或发生不明震动或异响的情况。不仅要强化对齿轮箱主体的保养，还要定期检查其运行相关部件，任何一个微小部件出现故障都会对机组的正常运行带来影响。如果风力发电机组属于三点支撑结构，如果机组的支承主体出现变形将会导致齿轮箱出现重心偏移问题，使齿轮轴承出现偏载现象，进而使之无法正常运行。

五、结语

历经多年的发展，风力发电领域的研究逐步深入，实现了稳定与长效的发展。由于风力发电机组故障频发，进而使其运行状况受到了不利影响。面对风力发电机组的隐患问题，应采取有效的技术手段进行安全维护，从事前预防入手，减少发电机组的故障隐患，使之运行过程中的风险发生率得以降低，进而为风电机组的安全运行提供保障，推动风力发电领域的稳步发展。

参考文献：

[1]魏万俊.风力发电机组的安全运行与维护研究[J].科学中国人，2016（18）.

[2]乔建旺.风力发电机组运行安全及控制措施的探索[J].商品与质量，2018（14）：174.

[3]李鑫泉，胡建华，薛鹏，etal.风力发电机组安全运行控制措施探析[J].中国高新区，2017（11）：108.