浅析风力发电机组的安全保护技术

浅析风力发电机组的安全保护技术

李斐

中车永济电机有限公司 山西省永济市 044500

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；发电机组运行；安全控制

引言

在风力发电应用的过程中需要对周围的环境以及工程的运行状态进行实时的考察、审核。同时，对于工程的施工建设材料也提出了较高的要求。通过严格的发电设计标准，提高对电器的控制力度，减少各种外界因素的不良影响，确保发电机组的安全稳定运行。然而，风力发电机组运行的时候，仍然会出现一些安全事故问题。针对于这些安全事故，为了有效的避免，还需要从安全技术方面着手，保障发电机组的使用效率。

1风力发电机组分析

我国风能资源十分丰富，国家对风力发电也给予了充分的重视，时至今日，风力发电已经在发电行业中占据了一席之地，然而“运维效率低”、“安全事故多”等因素导致的问题，仍然制约着风力发电的稳定发展。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。

2风力发电机组安全保护的重要性

风电事故所带来的不仅是生命财产的损失，更是加重了对风电发展的质疑声。竞价新时期，风力发电必然会以平价并网，而发电机组的平稳运行，是能够保障风电平价时代继续稳定发展最重要的基础。风力发电机组安装于野外，很难通过人力对风速进行干预和调整；其运行环境复杂，对风机的稳定运行带来极为不利的影响。比如，大部分风力发电机组的实际运行过程中，风机的工作风速设定在4－25m／s之间，如果风速过快，会导致发电机组过载，叶片、转轴、齿轮均会受到损伤，甚至导致风机起火、叶片飞出、风机塔架倒塌等严重的事故。所以我们通常设定：平均风速大于25m／s，一旦超过10分钟，则计算机根据风速传感器发来的信号，便会发出停机指令；机组执行叶片气动刹车，叶轮偏航至侧风向，然后脱网、机械刹车等系列操作，以此来保证风力发电机组的安全。

3保障风力发电机组安全运行技术的应用对策分析

3.1雷击保护

风力发电机组通常所处位置海拔比较高，并且自身处于50米以上的高空，因此各部件容易造成雷击现象。国外曾经做过相关研究，雷击主要集中在4个部位，雷击率分别如下：控制系统、电气系统、叶片、发电机；按照雷击损害概率来看，主要有3种损害方式：雷电电脉冲、雷电感应和直击雷。针对雷电脉冲的保护措施：金属机舱和塔筒构成法拉第笼，起到初级屏蔽作用；设备信号线、电源线及发电机组防护区内电缆采用双层遮蔽并作接地处理，形成次级屏蔽，以达到防雷电脉冲损害。对应雷电感应和直击雷的防护，现在主流的做法通常是等电位连接防护、增加电泳保护器，以及防雷接地等来达到散流、均压的目的。

3.2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，减少设备故障问题的发生。同时，要制定设备巡检操作标准，确保检查后将检查情况详细记录于检修台账之上，并对具体的检查情况加以分析与总结，以便于日后保养与维修工作的查阅与参考。

3.3提高风力发电机组安装质量

风力发电机组在运行之前需要进行合理的安装，确保安装的质量可以提高风力发电机组运行的安全性以及稳定性，从而提高风力发电机组的整体经济效益。一般情况下，风力发电机组主要安装于户外、高山等地区，因此会给安装工作带来一定难度。在安装的过程中需要严格的根据各个部件进行合理的控制，保证连接点的连接安全，尤其是一些加强电器线缆的接头检查。如果接头的连接存在紧密性不够的问题，就会导致安全事故的发生，甚至出现短路、起火的现象，最终引起严重的安全火灾事故。同时，还会对整个电力系统的运行带来严重的威胁，造成较高的经济损失。根据这一情况，在进行风力发电机组安装的时候，就需要加强各个部件的检查，严格的控制施工的技术。根据国家规定的标准，保证安装的质量，避免安全隐患的发生。

3.4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。

3.5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。同时，如果主轴承无法正常使用，或出现轴箱固定不牢固的现象，齿轮箱将会承载较大的压力，进而使行星架轴承难以正常运行。

结束语

综上所述，在风力发电的过程中会出现不同的机组故障问题，这会给设备的运行带来严重的影响。为了有效地解决这些隐患问题的发生，需要采取合理的安全技术，实现机组设备的有力防护避免安全事故的发生，提高风力发电的生产效率，为我国生活生产提供足够的电力能源支撑。

参考文献：

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［4］李鑫泉，胡建华，薛鹏，等．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．