当前位置: 东方风力发电网>谈技术 >风电机组 > 风电机组事故分析及防范措施:因顺桨控制故障引发的飞车事故

风电机组事故分析及防范措施:因顺桨控制故障引发的飞车事故

2017-03-01 来源:新能源微课堂 浏览数:2434

国内外都发生过风电机组倒塌、烧毁等重大事故。

国内外都发生过风电机组倒塌、烧毁等重大事故。事故发生后,若能对这些事故进行认真分析、总结,找出事发时的真实原因,并采取有效的预防措施,就能尽量避免类似事故的再次发生。就机组飞车事故而言,其预防措施应建立在准确分析、抓住重点、讲求科学的基础上,并综合考虑各种因素使度电成本最低。下面就具体事例进行阐述和分析。

三桨叶同时不能顺桨引发的飞车事故

下面事例都是因三支叶片同时不能顺桨而引发的机组失控、飞车事故。事故机组均使用的是电池为后备电源的直流变桨系统,采用的同一厂家生产的同一型号主控。从多年众多同类型机组的维修来看,事故机组的主控、变桨、变频等主要部件的质量较优,未发现轮毂后备电池及其他关键部件存在设计或质量问题。

一、某风电场机组的烧毁、倒塌事故

某风电场监控人员发现,事故机组报发电机超速,在短暂的停机后,机组又再次不明原因迅速启机。事故机组飞车后,机舱全部烧毁,主控数据无法获取。从现场人员及现场勘察了解到,事发时风速约为10m/s,事发后三支叶片都在零度位置,均未顺桨。

因能得到的有用信息较少,事故分析具有一定的困难。然而,在事发过程中却留下了诸如“再次迅速启机”等特殊现象。通过剖析这些现象,并给出合理解释,或许能找到事故发生的确切原因。

二、某风电场的机组飞车事故

某风电场,在中控室发现事故机组通讯中断,到达现场后,叶片已回到92°限位开关位置。上机舱,如图1、图2 所示,主轴刹车片已完全磨损,刹车盘严重磨损,两边均有较深的磨痕,刹车器保护罩已部分烧熔,且严重变形;发电机侧的柔性连接片已经全部脱落,刹车盘与发电机之间的联轴器掉落在机舱;主轴刹车器上方的机舱罩壳隔热层烧灼严重;通讯滑环完全断裂,并脱落在机舱内;发电机已从弹性支撑上严重移位,弹性支撑的固定螺栓绝大部分已经断裂,发电机转子窜动严重。塔基变频器处给机舱提供交流690V 的继电器跳闸。

从主控数据可知: 事发时, 机组的发电功率为1472kW,风速为15.2m/s 时,45min 43s,机组报“变桨通讯故障”,刹车程序BP180 脱网;45min 46s,三支桨叶同时报“变桨速度慢”,刹车程序BP190,主轴刹车器制动。同时,还报出了“极限阵风”“变频器超速”;45min 53s 报 “发电机软件超速”“齿轮箱软件超速”;45min 56s 报“转子软件超速”;46min 02s,报由硬件控制的“发电机刹车200超速”、软件参数控制的“齿轮箱刹车200 超速”、安全链断开;46min 04s,报由软件参数控制的“转子刹车200 超速”和“叶片不能回到限位开关”(Mita 状态码1159)故障;46min 16s,报“刹车200 停机执行时间过长”; 46min39s,机组报“电网掉电故障”。事发时,机组高速轴的最高转速为2971rpm。

由于机组在事发时没有烧毁、倒塌,给事故分析留下了不少有价值的信息和证据:在机舱控制柜检查发现,旁路限位开关回路被改线,强行提供24V 直流(注:紧急顺桨控制线路被修改了),飞车过程中又报出了“叶片不能回到限位开关(1159)”故障,这两者之间相互应征,证明在事发前就埋下了安全隐患;事发时没有报“变桨自主运行”;因通讯滑环从基座处完全断裂,即:轮毂的交流400V 供电、机舱与轮毂的所有通信与控制接线全部断裂。

 

三、某风电场的机组倒塌事故

据目击者称:“事发时,事故机组叶轮转速比相邻机组快很多,且有异响,维持了大约十几分钟,然后,突然从第二节塔筒中下部折断倒塌。在机组倒塌过程中,伴随有火光及冒烟,马上又灭了”。从邻近机组了解到,事发时的风速不大,约为8 m/s - 9m/s。

现场勘察发现,三支叶片均在零度位置,没有顺桨。主轴刹车上方机舱内壁的保温层有烧灼痕迹,主控模块严重损坏,内部电池脱落、数据丢失;从变频器上的数据可知,事发时机组的最高转速为2406rpm。

原因分析

首先,在我国的风电发展初期,不少厂家的生产技术都是从国外引进,在没有来得及完全转化和吸收的情况下,就投入了大规模生产。不少的技术关键点仍未掌握,多个事故已经发生。其次,不少风电企业是从其他行业迅速转向,其管理理念和体制却未能及时转变。再者,我国风电企业的研发、技术人员实践经验不足,现场人员的经验和技术水平有待提高。因此,事发之前,机组的安全隐患未能及时发现和排除;事发之后,未能找出真实原因造成同类事故的多次发生。

一、采用电池作备用电源的直流变桨系统的安全性高

直流变桨系统,在紧急(电池)顺桨时,无需把备用电源的能量经过轮毂驱动器逆变成交流,只需通过继电器吸合直接将备用电源切换到直流电机,没有逆变环节,顺桨安全性增加。这种紧急顺桨方式是交流变桨系统所不具备的。

在该直流变桨系统的轮毂驱动器上,接有直流和交流400V 两种供电电源。当交流400V 供电正常时,由交流供电。在出现瞬间电网故障,机组进入低电压穿越需进行正常调桨;或外界断电,需通过轮毂驱动器上的直流供电进行停机顺桨时,均利用轮毂驱动器上的备用直流电源。

当机组因故不能切换到正常的备用直流电源顺桨,在紧急顺桨时,如轮毂控制器与主控之间的通讯正常,可通过主控再发指令使叶片回到90°;如主控与轮毂控制器的通讯再次出现故障,机组转速超过一定数值,触发硬件超速模块动作,超速信号传给轮毂控制器,由轮毂控制器控制使三支叶片按照规定的顺桨速度回90°。

有的直流变桨系统(第1 节“三桨叶同时不能顺桨引发的飞车事故”的事例二中机组采用的变桨系统),还有轮毂驱动器的电池顺桨。即:机组因故不能切换到正常紧急顺桨回路时,当轮毂驱动器上的400V 交流供电的电压过低或断开时,在轮毂驱动器内直接把电池与轮毂电机导通,实现轮毂驱动器的电池顺桨,叶片回到92°限位开关位置。这也是交流变桨系统所不具备的。

以上分析可知,直流变桨系统出现三支桨叶同时不能顺桨的概率极低。

阅读上文 >> 如何使用救生缓降器(风电逃生包)在风机机舱逃生
阅读下文 >> 风机基础有裂缝 不能忍!

版权与免责声明:
凡注明稿件来源的内容均为转载稿或由企业用户注册发布,本网转载出于传递更多信息的目的,如转载稿涉及版权问题,请作者联系我们,同时对于用户评论等信息,本网并不意味着赞同其观点或证实其内容的真实性;


本文地址:http://www.eastwp.net/tech/show.php?itemid=31468

转载本站原创文章请注明来源:东方风力发电网

按分类浏览

点击排行

图文推荐

推荐谈技术