中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊:隨著我國風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行總量的增加,葉片斷裂、脫落,機(jī)組燒毀、倒塌等重大事故時(shí)有發(fā)生。近年來,隨著國內(nèi)出質(zhì)保機(jī)組數(shù)量的不斷增加,機(jī)組燒毀、倒塌等重大事故更有增多的趨勢。這不僅要從機(jī)組及部件質(zhì)量上找原因,更應(yīng)從現(xiàn)場施工、機(jī)組運(yùn)維、備件采購、風(fēng)電場管理和現(xiàn)場機(jī)組改造等多方面查找原因。
對(duì)風(fēng)電機(jī)組重大事故預(yù)防不足,或過度預(yù)防,均不利于度電成本的降低及行業(yè)的發(fā)展。面對(duì)事故,需深入分析和研究。從過去事故中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),采取合理、適度的防范措施,減少和避免重大事故的發(fā)生。相反,事故分析和結(jié)論的錯(cuò)誤,無效預(yù)防措施的實(shí)施,勢必造成重大事故的再次發(fā)生和社會(huì)資源的巨大浪費(fèi)。
下面就我國業(yè)內(nèi)的風(fēng)電機(jī)組重大事故分析的現(xiàn)狀,以及預(yù)防措施存在的一些問題進(jìn)行闡述,并對(duì)機(jī)組燒毀、倒塌事故的預(yù)防措施進(jìn)行分析和探討。
1、風(fēng)電機(jī)組事故分析和預(yù)防的現(xiàn)狀
一、事故案例分析的疑問
對(duì)于風(fēng)電機(jī)組重大事故,各級(jí)部門通常高度重視。調(diào)用單位及相關(guān)部門的技術(shù)人員進(jìn)行事故分析。例如,某風(fēng)電場在機(jī)組燒毀事故發(fā)生之后,事故單位及相關(guān)機(jī)構(gòu)高度重視,對(duì)事故分析工作進(jìn)行了部署和安排,事故分析團(tuán)隊(duì)由國內(nèi)多家電力企業(yè)的風(fēng)電技術(shù)人員和相關(guān)部門的消防人員組成。
事故機(jī)組的變頻器布置于塔基,事故前在現(xiàn)場進(jìn)行了變頻器定子接觸器改造,增加了定子接觸器柜。這樣,變頻器的布局從左到右依次為:定子接觸器柜、并網(wǎng)柜、中間控制柜及功率柜。在燒毀事故中,定子接觸器柜、并網(wǎng)柜和中間控制柜燒毀嚴(yán)重,離定子接觸器柜最遠(yuǎn)的變頻器功率柜,相對(duì)保存完好;塔筒內(nèi)部的電纜、機(jī)艙及輪轂等全部燒毀。在現(xiàn)場勘查時(shí),在進(jìn)機(jī)艙的U形電纜處,分析人員發(fā)現(xiàn)了發(fā)電機(jī)定子電纜對(duì)地短路打火的證據(jù),后經(jīng)權(quán)威機(jī)構(gòu)檢測,認(rèn)定電纜阻燃值不達(dá)標(biāo),機(jī)組燒毀原因指向定子電纜,即在U形電纜處的發(fā)電機(jī)定子電纜拉弧、打火是引發(fā)本次事故的主要原因。于是,多個(gè)風(fēng)電場的同類型機(jī)組,按照分析意見進(jìn)行了整改,將該品牌電纜全部予以更換。
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既然有發(fā)電機(jī)定子電纜對(duì)地拉弧打火的證據(jù),因此,拉弧的時(shí)間長短、功率大小,打火的嚴(yán)重程度等也應(yīng)是分析的重點(diǎn)。眾所周知,除少數(shù)有機(jī)物(如:四氯化碳、二氟二溴甲烷等)不能燃燒外,絕大多數(shù)的有機(jī)物都是可燃物。如有幾十秒甚至有幾分鐘以上,超過幾百個(gè)千瓦的對(duì)地拉弧打火,因電弧的溫度高、能量大,即使阻燃值再好的電纜膠皮,也會(huì)因較長時(shí)間的高溫而分解、燃燒,機(jī)組燒毀可能就難以避免。從發(fā)生過的風(fēng)電機(jī)組事故可知,長時(shí)間的高溫烘烤、燃燒,可把在一般條件下不可能燃燒的玻璃鋼聯(lián)軸器及罩殼內(nèi)的高分子鏈有機(jī)物變成白灰。
另一方面,在通常情況下,即使事故機(jī)組所用定子電纜的阻燃值不能達(dá)到“國標(biāo)”要求,對(duì)于“瞬間”對(duì)地短路就能實(shí)現(xiàn)停機(jī)保護(hù)的合格變頻器機(jī)組來說,則難以造成定子電纜的燃燒和持續(xù)燃燒。據(jù)筆者的現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn),導(dǎo)致此次機(jī)組燒毀事故關(guān)鍵因素應(yīng)與定子電纜質(zhì)量無關(guān)。
如果事故分析人員認(rèn)為此次事故與電纜質(zhì)量有著必然的聯(lián)系,在充分保證人身安全和機(jī)組安全的前提下,如能用沒有安全隱患的變頻器與事故機(jī)組同樣質(zhì)量的定子電纜(品牌和使用年限相同等)配合,在現(xiàn)場風(fēng)電機(jī)組上做實(shí)驗(yàn),當(dāng)運(yùn)行機(jī)組的定子電纜破皮,并對(duì)地打火、短路以后,觀察是否會(huì)造成機(jī)組的“瞬間”停機(jī)或造成電纜的燃燒和持續(xù)燃燒,據(jù)此來判斷是否會(huì)造成機(jī)組燒毀事故的發(fā)生,而不是僅僅依據(jù)做電纜阻燃值實(shí)驗(yàn),檢查電纜的阻燃值是否達(dá)標(biāo)的手段下事故結(jié)論。最大限度地模擬事故時(shí)的諸多條件是還原事故本來面目的關(guān)鍵,也只有這樣,其分析結(jié)論才更具說服力。因?yàn)?,事故的分析結(jié)論,不僅會(huì)涉及責(zé)任認(rèn)定和眾多風(fēng)電場的大批電纜下架問題,更涉及到后續(xù)機(jī)組的安全隱患的排查以及此類機(jī)組燒毀事故的預(yù)防等問題,因此,我們的事故分析結(jié)論應(yīng)經(jīng)得起多方論證和現(xiàn)場實(shí)踐的檢驗(yàn)。這對(duì)有目的、有重點(diǎn)地預(yù)防機(jī)組火災(zāi)事故,避免在一次機(jī)組重大事故發(fā)生之后,采取無效、過度的預(yù)防措施、造成資源的浪費(fèi)有著重要意義。
再者,受各種外界因素(尖銳物的撞擊、環(huán)境溫度、電纜過電流發(fā)熱以及使用年限等)的影響,在機(jī)組運(yùn)行過程中,電纜可能會(huì)產(chǎn)生破皮,電纜的阻燃值和機(jī)械性能也可能會(huì)發(fā)生變化。為保證機(jī)組安全,在設(shè)計(jì)機(jī)組保護(hù)時(shí)應(yīng)給予充分的考慮,如把此次事故簡單歸結(jié)為電纜質(zhì)量問題,筆者認(rèn)為有失偏頗。
據(jù)分析人員結(jié)論推斷,當(dāng)發(fā)電機(jī)定子電纜著火、燃燒之后,火勢不僅向上燃燒,燒毀了機(jī)艙等,同時(shí)還從塔筒上部的U形電纜處向下,順著電纜燃燒到了變頻器,并造成了變頻器的嚴(yán)重?zé)龤А?
在通常情況下,塔筒門處于關(guān)閉狀態(tài),在塔筒內(nèi)部,由于缺乏充足的氧氣,燃燒速度很慢,甚至難以進(jìn)行。曾經(jīng)發(fā)生過這樣的事故,因吊裝預(yù)留的U形電纜長度遠(yuǎn)超過規(guī)定,機(jī)組運(yùn)行過程中劇烈搖晃,使得給機(jī)艙、輪轂提供400V交流動(dòng)力電纜的絕緣膠皮,在塔筒內(nèi)被尖銳物件刮傷、破皮,并引發(fā)了電纜燃燒。電纜對(duì)地拉弧、燃燒之后,塔基變頻器處的過流保護(hù)熔斷器迅速熔斷,在無人干預(yù)下明火自然熄滅,最后僅造成了電纜的局部燒毀。在塔筒內(nèi),如不是長時(shí)間地拉弧、打火,電纜燃燒將很難進(jìn)行,要自上往下燃燒更加困難。
按照風(fēng)電機(jī)組保護(hù)原理:在機(jī)組的箱變負(fù)載線路出現(xiàn)過載或嚴(yán)重對(duì)地短路時(shí),通過箱變低壓側(cè)斷路器迅速跳閘斷電,保護(hù)塔筒內(nèi)的相關(guān)動(dòng)力電纜及變頻器等;當(dāng)發(fā)電機(jī)及定、轉(zhuǎn)子線路發(fā)生故障時(shí),變頻器及時(shí)停機(jī)、脫網(wǎng),以保障自身安全,保護(hù)發(fā)電機(jī)及定、轉(zhuǎn)子電纜等。
在機(jī)組運(yùn)行中,即便U形電纜處的定、轉(zhuǎn)子電纜破皮短路,也應(yīng)避免機(jī)組燒毀事件發(fā)生。如果變頻器正常保護(hù),也很大程度能夠避免。因此,如果發(fā)電機(jī)定子電纜出現(xiàn)了打火,并導(dǎo)致了電纜的大面積燃燒和機(jī)組燒毀,這與變頻器不能及時(shí)保護(hù)、停機(jī)脫網(wǎng)有著直接的關(guān)系。由此推斷,在事發(fā)前變頻器存在安全隱患。
在正常情況下,當(dāng)發(fā)電機(jī)的定、轉(zhuǎn)子電纜對(duì)地短路時(shí),變頻器在毫秒級(jí)的時(shí)間內(nèi)就能發(fā)出停機(jī)指令,與發(fā)電機(jī)定子相連的斷路器,得到指令后一般在60毫秒左右就能斷開、脫網(wǎng),這就是說,如果定子電纜出現(xiàn)破皮對(duì)地短路,變頻器能實(shí)現(xiàn)“瞬間”脫網(wǎng),保障電纜及機(jī)組安全。正因?yàn)檫@樣,筆者在進(jìn)行原裝ALSTOM變頻器機(jī)組調(diào)試時(shí),就有過這樣的經(jīng)歷,該機(jī)組采用的是帶屏蔽層的轉(zhuǎn)子電纜,在變頻器柜內(nèi)接線處,因轉(zhuǎn)子電纜屏蔽層中的一根細(xì)銅絲與轉(zhuǎn)子線形成對(duì)地短路,曾多次造成了變頻器勵(lì)磁停止,當(dāng)時(shí)是在夜間進(jìn)行機(jī)組調(diào)試,因打火瞬間還有一絲亮光,故障點(diǎn)才得以順利找到;在ALSTOM變頻器的故障處理中,也曾因一根定子電纜在機(jī)艙的馬鞍處有細(xì)微的破損,偶然會(huì)出現(xiàn)對(duì)地短路的問題,從而造成了機(jī)組不能正常并網(wǎng),因短路地點(diǎn)的隱蔽和間歇性,且打火部位相當(dāng)不明顯,因此,經(jīng)過了長時(shí)間、多次故障排查,才找到了故障點(diǎn)。
另外,當(dāng)機(jī)組處于并網(wǎng)狀態(tài),發(fā)電機(jī)定子電纜嚴(yán)重對(duì)地短路時(shí),如變頻器因故不能脫網(wǎng),還可能因巨大的單相對(duì)地短路電流促成箱變的低壓側(cè)斷路器為保障機(jī)組安全迅速跳閘。這就是說,如因發(fā)電機(jī)定子電纜嚴(yán)重對(duì)地拉弧打火造成了機(jī)組燒毀,那么,在事發(fā)前,箱變也存在安全隱患。
因此,筆者認(rèn)為事故分析團(tuán)隊(duì)的分析結(jié)論存在一些疑問,如果機(jī)組的燒毀原因不明,自然不能采取有效的措施消除同類機(jī)組的安全隱患,在適當(dāng)?shù)臈l件下,類似事故可能還會(huì)再次發(fā)生。
二、 事故分析過于簡單化
在進(jìn)行風(fēng)電機(jī)組事故分析時(shí),僅從某一方面考慮問題,造成了風(fēng)電事故分析的簡單化。我們通??吹降氖鹿史治鼋Y(jié)論是:運(yùn)行機(jī)組的葉片斷裂是葉片質(zhì)量問題;齒輪箱損壞是齒輪箱質(zhì)量問題;機(jī)組燒毀、倒塌是機(jī)組的生產(chǎn)質(zhì)量有問題。
葉片的載荷是由機(jī)組所承受的各種風(fēng)況條件以及機(jī)組控制等多種因素決定的。也就是說,葉片設(shè)計(jì)與風(fēng)電場的平均風(fēng)速、極限風(fēng)速和湍流強(qiáng)度等風(fēng)況條件有著密切的關(guān)系。湍流強(qiáng)度增加,不僅會(huì)使機(jī)組重要部件的極限載荷增加,而且湍流強(qiáng)度每增加0.02,葉根的等效疲勞載荷增加10%左右。在葉片斷裂事故的分析中,如不排除微觀選址不當(dāng)、葉片與整機(jī)載荷匹配性等因素,就難以認(rèn)定事故原因?yàn)槿~片質(zhì)量。如果運(yùn)行機(jī)組的葉片斷裂被錯(cuò)誤判定為由葉片質(zhì)量引發(fā),那么,在同一機(jī)組或相近機(jī)位還會(huì)出現(xiàn)葉片斷裂或機(jī)組部件的頻繁損壞等問題,勢必會(huì)造成更大的損失。
就主齒輪箱損壞而言,除了與自身質(zhì)量有關(guān)外,還與微觀選址、維護(hù)、潤滑、控制(運(yùn)行功率控制、功率管理控制)、啟機(jī)和停機(jī)(例如:當(dāng)機(jī)組長期停電時(shí),要確保主齒輪箱高速軸的主軸剎車器處于松開狀態(tài),以保證葉輪能夠自由旋轉(zhuǎn),在停機(jī)期間,主齒輪箱也能得到適當(dāng)?shù)貪櫥⒉皇軗p傷等)等密切相關(guān)。同理,變槳齒輪箱、變槳電機(jī)、偏航齒輪箱、偏航電機(jī)損壞等,不僅與其生產(chǎn)質(zhì)量有關(guān),還與負(fù)載狀況、控制方式、控制策略及微觀選址等有著密切的關(guān)系。
部分機(jī)組的燒毀倒塌事故,不排除與機(jī)組及部件質(zhì)量有關(guān)。但也與維修、維護(hù)人員的技術(shù)水平和責(zé)任心,機(jī)組改造、備件采購,風(fēng)電場管理體制等因素有關(guān)。因此,事故分析時(shí)應(yīng)放下?lián)淖肪控?zé)任的負(fù)擔(dān),客觀、科學(xué)、全面地開展分析工作,以找到真正的事故原因,避免同類事故再次發(fā)生。
在我國風(fēng)電是新興行業(yè),有的從業(yè)人員風(fēng)電工作能力不足,不能從機(jī)組所處的環(huán)境條件、整機(jī)概念和風(fēng)電思路去思考問題,容易造成對(duì)事故結(jié)果的誤判。因此風(fēng)電從業(yè)人員應(yīng)對(duì)已發(fā)生事故進(jìn)行認(rèn)真分析和深入研究,在長期的工作實(shí)踐中不斷地學(xué)習(xí)和提高。
三、整改措施及事故預(yù)防的問題
重大事故發(fā)生之后,在通常情況下,都要根據(jù)事故結(jié)論,對(duì)同類型機(jī)組采取相應(yīng)的整改措施。相關(guān)單位大都希望通過完善設(shè)計(jì),一勞永逸地避免事故的再次發(fā)生。在沒有完全理解機(jī)組的整機(jī)性能和原設(shè)計(jì)意圖的情況下,有的則大膽地修改設(shè)計(jì)和控制邏輯;有的整改措施則是由沒有風(fēng)電機(jī)組現(xiàn)場維修、維護(hù)經(jīng)驗(yàn)的領(lǐng)導(dǎo)或缺乏現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)的研發(fā)人員、技術(shù)人員提出并實(shí)施,難免會(huì)偏離現(xiàn)場實(shí)際,給企業(yè)和社會(huì)帶來不必要的損失,一次事故往往會(huì)伴隨著一系列整改措施的出臺(tái)。
整改措施在大規(guī)模實(shí)施之前,如果不能經(jīng)過現(xiàn)場實(shí)踐的充分驗(yàn)證,實(shí)施之后如發(fā)現(xiàn)問題再進(jìn)行糾正將很困難,并且將造成運(yùn)維成本的增加。
在我國風(fēng)電發(fā)展初期,不少國內(nèi)整機(jī)廠家引進(jìn)了國外技術(shù)。有的則引進(jìn)了世界一流整機(jī)廠商的成熟技術(shù)。如果因某次事故,依照錯(cuò)誤的事故分析結(jié)論和對(duì)風(fēng)電技術(shù)的片面理解就大規(guī)模地對(duì)同類型機(jī)組進(jìn)行設(shè)計(jì)修改,結(jié)果往往會(huì)使機(jī)組性能變壞、部件壽命縮短、機(jī)組故障幾率增加等。
不少事故分析結(jié)論的責(zé)任指向?yàn)楝F(xiàn)場和現(xiàn)場人員,因此,對(duì)現(xiàn)場機(jī)組的整改項(xiàng)目和現(xiàn)場人員的要求條款也與日俱增?,F(xiàn)場的工作流程更加復(fù)雜而繁瑣;現(xiàn)場的管理措施和項(xiàng)目則不斷增多;登機(jī)人員的各種證件檢查、資格審查更加嚴(yán)格。
為完善制度、加強(qiáng)管理,采取多種手段避免重大事故的再次發(fā)生。有的風(fēng)電企業(yè)大量借用或完全套用其他行業(yè)(如火電、核電等)的現(xiàn)成經(jīng)驗(yàn)用于風(fēng)電機(jī)組的改進(jìn)。這樣,不少的措施、規(guī)定和制度條款,違背了風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)、運(yùn)行的基本原理和風(fēng)電企業(yè)運(yùn)作的基本規(guī)律,不能有效地解決問題。同時(shí),也造成了風(fēng)電企業(yè)及風(fēng)電場管理體制趨于僵化,管理成本和機(jī)組運(yùn)維成本的大幅度上升。
有的改進(jìn)措施還可能帶來新的問題和安全隱患,例如,在某次安全事故發(fā)生之后,要求所有機(jī)組在主控柜和變頻器柜的柜門把手處及變頻柜安裝板的螺釘上加裝“五防鎖”,并配之以進(jìn)輪轂及打開任何一個(gè)“五防鎖”都需分別開結(jié)工作票的規(guī)定。這樣,維修人員處理一個(gè)機(jī)組故障,時(shí)常需要多次開結(jié)工作票、多次登機(jī),才能最后完成。這給正常的機(jī)組維修帶來了不便,更重要的是,在機(jī)組維修、維護(hù)時(shí),不能根據(jù)現(xiàn)場的需要,在主控柜和變頻器柜內(nèi)及時(shí)斷電,可能危及人身安全。不能依據(jù)現(xiàn)場機(jī)組的所處狀態(tài),對(duì)相關(guān)部位進(jìn)行必要的檢查,可能造成更多的機(jī)組故障和安全隱患。結(jié)果各種管理方法和措施應(yīng)有盡有,而重大事故則有增無減。
為了減少和避免重大事故的發(fā)生,我們應(yīng)從現(xiàn)場實(shí)踐出發(fā),各種措施和整改方案在實(shí)施之前,應(yīng)經(jīng)過現(xiàn)場充分的檢驗(yàn)和檢證;尊重客觀規(guī)律,認(rèn)真研究風(fēng)電機(jī)組及風(fēng)電企業(yè)的固有特性,按規(guī)律辦事,方能取得良好效果。
2、風(fēng)電機(jī)組重大事故的預(yù)防
一、預(yù)防重大事故的總體思路
從燒毀倒塌事故的產(chǎn)生來看,因機(jī)組設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、安裝、運(yùn)維及現(xiàn)場改造中出現(xiàn)了安全隱患且沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除,從而造成了重大事故的發(fā)生。
在預(yù)防重大事故的具體措施上:在機(jī)組設(shè)計(jì)時(shí),控制邏輯、變槳及主控程序完善,應(yīng)設(shè)置多重保護(hù),機(jī)組的自檢項(xiàng)目設(shè)計(jì)完善;在機(jī)組部件采購時(shí),保證變槳、主控、變頻器及箱變等重要機(jī)組部件的采購質(zhì)量和保護(hù)措施的完善;在機(jī)組吊裝和未運(yùn)行時(shí),避免三支槳葉同時(shí)處于最大迎風(fēng)面位置;在處理機(jī)組故障過程中,應(yīng)有足夠的警惕和安全意識(shí),及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除安全隱患。這對(duì)預(yù)防重大事故發(fā)生起著直接的作用;在機(jī)組定檢維護(hù)時(shí),重點(diǎn)檢查三支葉片同時(shí)不能順槳、安全系統(tǒng)故障和常見安全隱患;在管理體制上,通過高質(zhì)量的機(jī)組主控和后臺(tái)管理軟件,真正實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)組的多級(jí)管理,確保能通過遠(yuǎn)程發(fā)現(xiàn)機(jī)組的安全隱患;謹(jǐn)慎實(shí)施機(jī)組的現(xiàn)場改造,尤其對(duì)于采用成熟技術(shù)的現(xiàn)場機(jī)組;在事故發(fā)生后,應(yīng)重視事故分析,在分析正確的基礎(chǔ)上實(shí)施有效的整改措施,對(duì)癥下藥,以取得好的預(yù)防效果。
二、 風(fēng)電場機(jī)組管理的具體措施
在機(jī)組檢查、維修、維護(hù)時(shí),應(yīng)首先保障人身安全,認(rèn)真排查和消除機(jī)組的安全隱患。在維修時(shí),尤其在維修變頻器時(shí),則應(yīng)提前關(guān)閉變頻器上的相關(guān)電源開關(guān)或斷開箱變;保持機(jī)內(nèi)整潔,避免產(chǎn)生安全隱患等;認(rèn)真研究風(fēng)電機(jī)組的安全運(yùn)行原理,總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),檢查重點(diǎn)部位,有目的、有意識(shí)地做好機(jī)組安全工作,以期達(dá)到事半功倍的效果。在預(yù)防重大事故時(shí),應(yīng)具體做好以下幾方面工作:
首先,充分發(fā)揮機(jī)組定期自動(dòng)進(jìn)行各項(xiàng)測試的作用,如,三支葉片同時(shí)不能順槳故障、機(jī)組安全系統(tǒng)和重要部位應(yīng)通過機(jī)組自檢,檢查安全隱患。
其次,在機(jī)組維修和定檢維護(hù)時(shí),注意重點(diǎn)部位和安全隱患的排查。如防止葉片脫落事故,應(yīng)按規(guī)定檢查螺栓的扭矩值,防止塔筒、葉片以及變槳軸承螺栓的疲勞損壞。如出現(xiàn)了螺栓斷裂,還應(yīng)檢查葉片和變槳軸承法蘭面是否存在不平整的問題。
第三,現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)豐富的片區(qū)和總部技術(shù)人員,定期通過遠(yuǎn)程等方式對(duì)機(jī)組的安全隱患進(jìn)行抽檢或詳細(xì)排查,直接參與風(fēng)電場機(jī)組管理。并通過機(jī)組現(xiàn)場維護(hù)、維修出現(xiàn)的問題及部件損壞狀況等,提前發(fā)現(xiàn)潛在安全隱患。
第四,充分利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù),借鑒世界先進(jìn)風(fēng)電企業(yè)的管理制度和風(fēng)電場運(yùn)作經(jīng)驗(yàn),依據(jù)風(fēng)電場的特點(diǎn)及固有規(guī)律實(shí)施現(xiàn)場管理。調(diào)動(dòng)現(xiàn)場服務(wù)人員的工作積極性,把行之有效的防范措施落到實(shí)處。
三、采取積極主動(dòng)的防火措施
風(fēng)電機(jī)組大都為非易燃部件,從已發(fā)生過的風(fēng)電機(jī)組火災(zāi)事故來看,通常有以下幾種情況:雙饋機(jī)組停機(jī)不能脫網(wǎng)時(shí),箱變的低壓側(cè)斷路器不能跳閘,造成發(fā)電機(jī)長時(shí)間、有大功率發(fā)熱;槳葉不能順槳,主軸剎車器不能良好制動(dòng),造成主軸剎車器長時(shí)間制動(dòng)的摩擦起火;發(fā)電機(jī)軸承的保持架損壞、報(bào)死且軸承內(nèi)部油脂過多,造成大量潤滑油長期在機(jī)艙燃燒;變頻器內(nèi)部或箱變到變頻器的動(dòng)力電纜嚴(yán)重對(duì)地拉弧、打火,且箱變的低壓側(cè)斷路器不能及時(shí)跳閘。這類事故因長時(shí)間的發(fā)熱、烘烤和燃燒,使有機(jī)物變性、分子鏈斷裂,導(dǎo)致阻燃物則變成了可燃和易燃物,從而引發(fā)了機(jī)組燒毀事故的發(fā)生。
因此,在預(yù)防機(jī)組燒毀事故時(shí),需從風(fēng)電機(jī)組的安全保護(hù)原理出發(fā),有效地避免三支葉片同時(shí)不能順槳故障,確保相關(guān)的保護(hù)繼電器、斷路器在事發(fā)時(shí)能及時(shí)跳閘斷電,這才是預(yù)防機(jī)組燒毀事故的關(guān)鍵。
在預(yù)防機(jī)組火災(zāi)事故中,雙饋機(jī)組的變頻器扮演著極其重要角色。當(dāng)發(fā)電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子的某個(gè)部位出現(xiàn)相間、對(duì)地打火或在發(fā)電機(jī)集電環(huán)處嚴(yán)重打火時(shí),變頻器會(huì)報(bào)故障停機(jī),并網(wǎng)開關(guān)(沒有定子接觸器的變頻器)或斷路器接到命令后瞬間斷開。故障部位則沒有更多的熱量使有機(jī)物變性或燃燒,短路拉弧的能量為
I×I×R×△t,其中,I為拉弧的等效短路電流;R為拉弧的等效電阻,△t為拉弧的時(shí)間,因此,斷路器的斷開時(shí)間越小越好。
對(duì)設(shè)計(jì)有發(fā)電機(jī)定子接觸器變頻器的雙饋機(jī)組,斷路器主要執(zhí)行帶負(fù)荷斷開任務(wù),具有滅弧罩,不會(huì)因甩負(fù)荷斷開出現(xiàn)嚴(yán)重拉弧燒毀變頻器內(nèi)的部件或引發(fā)火災(zāi),從而有效地保證了變頻器及機(jī)組安全。定子接觸器雖然具有一定的帶負(fù)荷切入和切除能力,但影響壽命。在正常情況下,機(jī)組報(bào)變頻器故障或因機(jī)組報(bào)故障執(zhí)行甩負(fù)荷停機(jī)時(shí),斷路器首先斷開,其斷開時(shí)間短。在斷路器斷開之后,定子接觸器再后續(xù)斷開。如果定子接觸器改造或控制失當(dāng),定子接觸器首先執(zhí)行帶負(fù)荷斷開命令,因沒有滅弧裝置,且斷開時(shí)間一般在100~150ms,定子接觸器在變頻器柜內(nèi)拉弧的時(shí)間增加。如長期執(zhí)行帶負(fù)荷切除,容易引起接觸器觸頭分?jǐn)嗄芰ο陆担踔琳尺B,導(dǎo)致不能正常分?jǐn)唷?
因此,不恰當(dāng)?shù)亩ㄗ咏佑|器改造,則可能帶來更大的安全隱患。如果變頻器因設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、改造質(zhì)量不過關(guān)而存在安全隱患,不僅可能導(dǎo)致變頻器的故障幾率增加和燒毀,還可能引發(fā)機(jī)組燒毀事故的發(fā)生。
四、發(fā)揮變頻器和箱變的保護(hù)作用,檢查接地電纜,預(yù)防火災(zāi)事故
依據(jù)我國近年來變頻器、機(jī)組燒毀事故分析,以及風(fēng)電快速發(fā)展時(shí)期的現(xiàn)場施工質(zhì)量現(xiàn)狀,為預(yù)防變頻器及機(jī)組燒毀事故的發(fā)生,首先,應(yīng)檢查變頻器、箱變的安全保護(hù)系統(tǒng)能否正常工作以及各項(xiàng)功能是否齊全;其次,需檢查箱變的低壓側(cè)中性線,發(fā)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子接地電纜和變頻器平臺(tái)的接地電纜是否良好接地。具體措施如下:
為了保證機(jī)組安全,斷路器設(shè)置應(yīng)合理,充分發(fā)揮變頻器的保護(hù)作用,在維修時(shí),保證變頻器的各種保護(hù)措施正常工作,斷路器的維護(hù)重點(diǎn)應(yīng)該是分合閘運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、參數(shù)設(shè)置和觸點(diǎn)燒蝕情況等。檢查變頻器內(nèi)的控制參數(shù)設(shè)置;檢查變頻器平臺(tái)的接地電纜與發(fā)電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子接地線能在塔筒底部良好接地,有效保證電氣連通性。
確保箱變的低壓側(cè)斷路器質(zhì)量和正確設(shè)置。定期維護(hù)低壓側(cè)斷路器,檢查其過流及對(duì)地、相間短路時(shí)的自動(dòng)跳閘功能。如變頻器不能及時(shí)脫網(wǎng),可通過箱變低壓側(cè)斷路器瞬間跳閘,保護(hù)變頻器及機(jī)組安全。檢查并確保箱變低壓側(cè)的中性線和機(jī)殼在箱變處良好接地,箱變接地電纜還應(yīng)在塔筒底部的基礎(chǔ)環(huán)處與變頻器平臺(tái)的接地電纜,發(fā)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子接地電纜在共同的接地排上良好接地。
以上良好接地的主要作用有:首先,箱變的動(dòng)力電纜對(duì)地短路,可使箱變低壓側(cè)斷路器瞬間跳閘;其次,可以避免單相對(duì)地電壓的升高,以保護(hù)變頻器及機(jī)組的相關(guān)部件;第三,箱變的機(jī)殼與低壓側(cè)中性線的良好接地,有利于保障人身安全,防止觸電事故的發(fā)生。
綜上所述,確保變頻器、箱變質(zhì)量和設(shè)置正確;保證發(fā)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子接地電纜,變頻器平臺(tái)的接地電纜,以及箱變接地電纜在塔筒內(nèi)的良好接地,對(duì)預(yù)防風(fēng)電機(jī)組火災(zāi)事故具有重要意義。
3、結(jié)語
在分析重大事故時(shí),應(yīng)從機(jī)組保護(hù)的基本原理分析問題,密切聯(lián)系同種機(jī)型的運(yùn)行特性和維修經(jīng)驗(yàn),找出事故的根本原因,并以正確的結(jié)論去指導(dǎo)現(xiàn)場和排除安全隱患。在預(yù)防重大事故時(shí),需根據(jù)風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行及分布特點(diǎn),制定與機(jī)組運(yùn)行特點(diǎn)相適應(yīng)的管理辦法,建立與風(fēng)電發(fā)展相適應(yīng)的企業(yè)管理體制,減少和避免重大事故的發(fā)生。