风电机组运行中的事故应对与安全保护系统

（一）风电机组运行中的事故应对

1.火灾事故

当风电机组发生火灾时，运行人员应立即停机并切断电源，迅速采取措施，防止火势蔓延；迅速拨119火警电话报警；启动风电场火灾应急预案；抢救伤员并现场急救，及时呼叫急救车送伤员到附近医院救治。

2.雷击事故

风电机组或变电设备发生雷击时，运行人员应立即停机并切断电源；如因雷击引发火灾应立即进行灭火；检查风电机组部件、电气系统、通信系统是否损坏；如雷电天气正在进行时，人员、车辆应立即离开现场，并采取防雷电措施。

3.“飞车”事故

机组在刹车（空气制动和机械制动）不起作用情况下，风轮转速继续上升，且处于失控状态，称为“飞车”，“飞车”事故是风电机组极其危险的设备事故。机组发生“飞车”时，随着转速的不断上升，传动系统将出现超温情况，极易引发机组火灾。同时，叶片因严重超载而发生断裂，机组将失去平衡，还可能引发机组倒塌。当机组出现“飞车”时，人员应尽可能远离事故机组。

4.机组停电事故

如果风电机组主开关发生跳闸时，应检查主回路可控硅、发电机绝缘是否击穿；主开关整定动作值是否正确，确定无误后才能重合开关，否则应退出运行进一步检查。

5.异常声音、气味

风电机组在运行中发现有异常声音，应立即采取紧急停机，查明响声部位，分析原因并做出处理。如运行巡检中发现机组异常气味，应立即采取紧急停机，查明气味来源部位查明原因，并做出处理。

6.风电机组运行中系统断电事故

当电网发生系统故障造成断电或线路故障导致线路开关跳闸时，运行人员应检查线路断电或跳闸原因（若逢夜间应首先恢复主控室用电），待系统恢复正常，则重新启动机组并通过计算机并网。

7.风电机组因异常需要立即进行停机操作的顺序

利用主控室计算机进行遥控停机；当遥控停机无效时，则就地按正常停机按钮停机；当正常停机无效时，使用紧急停机按钮停机；仍然无效时，拉开风电机组主开关或连接此台机组的线路断路器。

（二）风电机组安全链保护系统

为了保证运行检修人员以及风电机组的安全，风电机组提供了一套完整的联锁和安全链保护系统。风电机组安全链保护系统具有振动、过速和电气过负荷等极限状态的安全保护作用，其保护动作直接触发安全链，而产生机组紧急停机动作，不受计算机控制。

1.安全链系统内容

安全链应包括超速、振动、紧急停机按钮、扭缆、看门狗、控制柜故障等响应环节。

2.安全链控制策略(www.xing528.com)

（1）串联结构。如图76所示，所有安全链系统中的信号被设计成串联结构，因此称为“链”。这意味着只要“链”中有一个节点断开，“链”就被切断，此时紧急停机回路就会立即被触发，机组将按照紧急停机程序停止运行。

图76　安全链

（2）可靠性设计。为了保障机组和人员的安全，机组在出现任何故障情况下，都应能迅速地、安全地停止运行，与电网脱开。因此，在这种要求下，机组控制策略中，必须始终保证安全优先级最高，且不受人为干扰和其他电控回路影响。同时，一些重要的动作系统应进行冗余设计，保证两条不同路径的数据报送和动作回路，使机组得到双重保护。

（3）系统冗余设计。

1）刹车冗余。任何风电机组都应具备至少两套独立的刹车系统，以便在安全链触发后启动紧急停机程序后，使机组可靠地停止运行。这两套系统包括空气动力刹车和机械刹车。变桨距机组的空气动力刹车系统就是叶片奖距角快速旋转到90°，在空气制动力的作用下，风轮转速迅速下降，同时机械刹车动作使机组的转速降低到零，即停止运行。

“失效”设计或“被动安全”设计是风电机组刹车系统重要的设计概念。机械刹车一般应设计成被动式（Passive），即在机组失电（“失效”）情况下，依靠弹簧力或液压储能压力的作用下进行制动。空气动力制动在“失效”情况下（机组超速），定桨距风电机组的叶尖刹车应甩出；变桨距风电机组在外部电源“失效”情况下，变桨机构由蓄电池或超级电容等储备电源提供动力，变桨距到桨距角90°。

2）振动冗余。任何风电机组的超限度振动都是设备运行中极为危险的现象。它威胁着机组乃至人员安全。因此，在机组振动最敏感的位置应设置安装振动开关和加速度传感器，随时检测机组振动状态。振动加速度值应按照国内外有关规程规定进行设定。振动开关信号应进入到安全链中。振动开关和加速度计应是相互独立的两套系统。振动开关作为安全链信号；加速度计信号送入控制系统。在控制系统正常工作状态下，对来源于加速度计的信号设定1～2档数值进行振动报警和停机。根据加速度设定值，判断可以是正常停机，还是紧急停机，也可以不进入安全链。但必须保证系统中的振动开关进入安全链系统。

4）超速冗余。除直驱机组外，有齿轮箱机组的主驱动力系有两个速度监测，即风轮和发电机转速监测。机组应在主轴上安装转速传感器。该传感器应具备两个功能，即超速开关和转速变送器。超速开关设定上限值，送出开关信号进入安全链系统。转速信号同时进入计算机系统进行监测，当转速过高时根据预先设定值时，系统报警或启动机组正常停机，必要时启动紧急停机。

3.紧急停机程序

在安全链触发，如风轮超速（开关动作）、振动、扭缆、计算机故障（看门狗动作）、紧急停机按钮动作、系统失电等都会引起安全链断开，机组执行紧急停机程序。

在正常刹车期间发电机转速超出最大限定值、正常刹车时间超出最大限定值等有关超过触发紧急停机信号设定参数时，机组也将执行紧急停机程序。

（1）紧急停机过程。

1）定桨距失速型机组。空气制动（叶片的叶尖甩出）和高速刹车（机械刹车）同时动作，使风电机组立即处于停机状态（转速快速变为零）；

2）变桨距型机组。叶片迅速变桨回到顺桨位置，兆瓦级以下机组一般刹车盘同时动作刹车，兆瓦级以上机组高速刹车一般采用延时动作刹车。

（2）紧急刹车过程启动后各系统状态。发电机与电网解列；电源（主开关）跳开；液压系统停止工作；偏航状态同时制动；远方控制禁止；补偿电容切出。

需要说明的是，有些机组在系统进行气动刹车和机械刹车进行的同时，启动系统偏航且偏航90°。

4.安全链技术监督

安全链试验应列入技术监督的范围，定期进行安全链试验，且接受第三方进行的监督。