系列风电机组事故分析及防范措施风电场存在的问题

2024-11-03

系列风电机组事故分析及防范措施风电场存在的问题（通用3篇）

系列风电机组事故分析及防范措施风电场存在的问题篇1

机组安全不仅与整机质量有关，而且与风电企业的管理体制、风电场管理与运维人员有着密不可分的关系。就中国目前大部分风电场的管理体制来看，风电场维护维修人员的技术水平和责任心，对保证机组正常运行及机组安全有着最为直接和关键性的作用。下面就现场人员、风电场管理、机组运维以及风电场现状等几个方面所存在的问题予以阐述和分析。

风电场存在的问题

一、现场人员的技术水平及运维质量堪忧目前，中国绝大部分风电场，主要依靠现场人员登机判断和处理机组故障，检查和排除安全隐患。公司总部和片区的技术人员不能通过远程直接参与风电场机组的故障判断和检查，难以给现场强有力的技术支持。设备厂家的公司总部、片区除了提供备件外，难以对现场机组管理、故障判断和处理起到直接的作用。风电场与公司总部、片区之间严重脱节。

中国大多数风电场地处偏远地区，条件艰苦，难以长期留住高水平的机组维护维修人才。再者，不少风电企业对风电场运维的重视度不够，促使现场人员大量流失，造成不少经验丰富的运维人员跳槽或改行。经验丰富、认真负责的现场服务技术人员严重匮乏，这也是中国风电场重大事故频发的重要原因之一。

如果说在质保期内不少风电场的现场服务存在人才和技术问题，那么，在机组出质保后，众多风电场的运维质量和现场人员的技术水平更令人担忧。尤其是保护措施完善、技术含量高的双馈机组，由于现场人员的技术水平有限，加之，众多风电场在机组出质保后备件供应不及时，要确保机组正常的维修和运行更加困难。为了完成上级下达的发电量指标，维修人员不按机组应有的安全保护和设计要求进行维修，不惜去掉冗余保护，采取短接线路、修改参数等方法导致机组长期带病运行，人为制造安全隐患。

在机组出质保后，有些风电场业主以低价中标的方式，把机组维修和维护外包。而外包运维企业为了盈利，把现场人员的工资收入压得很低，难以留住实践经验丰富的现场人员，现场人员极不稳定，因此，确保机组的安全运行变得更加困难。

二、目前风电场开“工作票”所存在的问题

在风电场机组进入质保服务期以后，大部分风电场的机组故障处理流程通常是：在风电场监控室的业主运行人员对机组进行监控，当发现机组故障停机后，告诉设备厂家的现场服务人员；能复位的机组，在厂家现场人员的允许下，对机组复位；不能复位的，通知设备厂家人员对机组进行维修；在维修之前，厂家人员必须到升压站开工作票；只有经过风电场业主相关部门的审批同意后，厂家现场人员方可进行故障处理；机组维修后，厂家服务人员再次到升压站去完结工作票。

在风电合同中，通常把机组利用率作为出质保考核的重要指标，一些风电场开工作票的时间远远超过机组维修时间。因此，开工作票、结工作票等一系列工作流程直接会影响机组利用率，同时还会造成不必要的发电量损失。有的风电场还有这样的要求，如设备厂家的现场服务人员第一次到该风电场服务，则需先在风电场接受为期三天至一周的入场教育，方能入场登机处理现场问题。

然而，在质保期内，监控机组的运行状态及故障处理理应由设备厂家及现场人员完成，以上流程则会造成设备厂家的现场人员处于被动处理机组故障的状态，使得不少风电场的厂家现场人员对其机组运行状态难以进行长期、持续地监控和故障跟踪。由于缺乏对机组运行状态及故障产生过程的了解，还可能错过提前发现机组安全隐患的机会，最终导致重大事故的发生。从原则上讲，业主人员可以对厂家服务人员的日常维修和维护工作进行监督、提出异议，但不应过度参与其中，以免造成管理混乱，影响正常的机组维修和维护工作。

以上开“工作票”的方式，不仅增加了机组故障的处理时间，更重要的是造成了职责不清，责任不明，管理错位等问题。设备厂家现场人员的培训工作应由设备厂家进行，派遣到现场的每一位服务人员，无论是技术水平，还是安全知识都应符合相应的标准，满足现场要求。如存在问题，则应由设备厂家负责实施再次培训，或重新指派现场服务人员。

从风电场“工作票”执行效果来看，风电场的现实情况告诉我们，不少烧毁机组的风电场在这方面的管理还相当到位，然而，并没能阻止重大事故的发生。机组运维的工作流程在不断增多，但机组倒塌、烧毁事故并未减少，甚至有与日俱增的趋势。

究其原因，就是风电场的工作质量并未因管理流程的增加而得到提高。在质保期内，业主人员不负责机组维修维护的具体工作，也没有义务为厂家进行机组监控。通常业主人员也不能给故障处理者以指导，不能对故障做出客观的分析，且机组故障处理完毕后，也不能对机组是否仍然存在问题，或是否因故障处理而留下了某些安全隐患，做出合理判断。

因此，在质保服务期内的这种开“工作票”方式，不仅降低了工作效率，与风电场的具体情况不相适应，而且与职责权利相结合的基本管理原则相违背。在现场机组维护维修时，如需开据“工作票”，由设备厂家通过网络开出，并对其职工及工作过程进行管理，可能更符合管理原则，以及具有实际的意义和作用。

三、风电场维护的一些错误认识

由于兆瓦级风电机组的技术难度普遍较高，尤其是从国外引进、保护措施完善、设计先进的双馈机组，因其技术难度大，风电技术人员需具有相当雄厚的理论基础，并具有较长时间的风电场实践和深入学习经验，方能领会其关键技术，把握机组运维的关键点，有重点地检查和消除安全隐患。

在风电场机组的长期运行中，风电机组的整机性能以及风电企业的各项工作得到了充分的检验和验证。机组的设计、制造、配套、车间装配、现场安装、调试、维修、维护、整改和改造等都可能出现问题和产生安全隐患。机组如存在安全隐患，在现场运行时又未能及时发现和排除，则可能导致机组烧毁、倒塌事故的发生。

目前，中国的大部分风电场没能实现“集中监控，区域维修”。只有现场人员具备相当高的技术水平和责任心，才能保证机组故障判断和安全隐患排查的质量。因此，风电场日常运维对机组的正常运行、安全隐患排查、预防和避免重大事故起到了决定性的作用。

然而，不少风电企业却把风电场的机组维护工作，当成是一种“打螺钉、做清洁、给机器加油”等低技术含量工作，甚至被等同于一般的“民工”工作，例如：某出质保风电场，在风电场附近的当地居民中，找来一些没有经过任何培训的人员来实施机组维护。

还有人错误地认为，只要严格按“维护指导书”、单位规定和固定程序办事就定能保证机组运维质量和机组安全。殊不知，所谓“维护指导书”，其意思就已经说明，它仅仅是作为现场维护的“指导”，并不是机组运维的全部，很多现场具体的问题及处理办法，还需要根据实际情况自行进行判断和实施。在机组维护时，应根据机组前期运行出现的故障和问题对机组进行检查和调整。有的“维护指导书”则是在机组维修、维护经验严重不足条件下编制的，难以给现场以准确的“指导”，如果现场维护人员仅是严格按“维护指导书”进行，在维护过程中，可能会漏掉对机组关键部位的检查和安全隐患的排除。

四、某出质保两年以上风电场的机组调查情况

某风电场在机组出质保之前，业主从设备厂家的原留守维修人员中招聘了一名他们认为技术过硬的维修人员来充当出质保后该风电场的机组维修负责人。出质保两年后，机组运行状况很不理想，业主又再次请设备厂家的技术人员对其机组进行全面检查和评估。

其中两台故障机组的检查结果如下：

其中一台机组存在以下问题：主轴轴承润滑油泵缺油；液压站缺油；机舱主轴上方的天窗未关；主轴刹车磨损/ 反馈传感器线未接，信号线短接；主轴刹车器罩壳未安装；发电机集碳盒上方的排碳管损坏；发电机冷却风扇排气罩未安装到位；机舱控制柜上维护开关的触点脱落；机组长时间没有运行而主齿轮箱的轴承1 温度高出轴承2 温度二十摄氏度以上；变桨电机温度保护参数设置错误；机组处于停机状态，但变桨电机一直还存在电流；机舱后端通风口未安装好；热风幕机不能运行；主齿轮箱和液压站油管有漏油现象等；塔基的环网通信接线盒标号、熔纤不规范，光纤接线、布置混乱。

另一台机组存在以下问题：马鞍处动力电缆保护胶皮脱落；液压站缺油；主轴轴承润滑油泵的参数设置错误；主轴轴承排出的废油脂颜色不正常；主齿轮箱高速轴机头侧轴承外圈跑圈；主齿轮箱高速轴小齿齿面有啮合黑线，轴的表面有锈蚀；发电机后轴承有严重异响；发电机排气罩脱落；风速传感器接线头损坏；刹车磨损信号短接；主轴刹车器罩壳未安装；变桨润滑油泵损坏；主控参数设置错误；变桨电池充电器损坏；在电池柜内，电池之间的连接线不规范；塔基的环网通讯接线盒插座以及接线尾纤没有按规定标号，光纤接线混乱等。

有个别问题可能在质保期内就存在，一直未得到解决。而更多的问题则是在机组出质保后出现的，究其原因：一方面，由于此类风电场机组维修的技术难度较大，业主运维人员的技术水平有限。当机组出现疑难故障时，没有技术水平更高、维修经验更丰富的技术人员到现场处理故障或进行技术指导；另一方面，没有机组部件厂家和设备厂家及时提供备件。因此，机组的运行状况很差，并存在安全隐患。

由这两台机组的抽查结果可知，出质保后的短期内，机组出现的新问题就相当多。在机组出质保后，风电场的维修和维护工作基本在没有设备厂家参与和技术支持的条件下进行，风电

场的日常维修维护主要依靠从设备厂商招聘来的现场维修人员和维护指导书，加之，不少风电场的管理方法及体制源于火电，与风电场实际情况不相适应，且部分相关领导（尤其是基层领导，如：场长、片区经理）来自火电或水电，未参与具体的机组运维，对风电场的具体业务不了解，做决策时，会出现偏差和错误。因此，这些风电场的安全隐患随处可见。如不采取有效措施，风电场发生机组烧毁、倒塌的概率极高。

应对措施

目前，中国的众多风电场，运维人员的技术水平和责任心对保证机组正常运行、排查机组的安全隐患、减少故障几率、产品改进都起着关键性的作用。下面仅就风电场的机组维修维护及运行管理谈一些看法及应对措施。

一、充分发挥风电场维护的作用，减少机组故障，避免重大事故的发生

加强风电场的机组维护及安全隐患的排除，以达到提高机组利用率、减少维修、避免重大事故发生的目的。

在中国，不同风电场间区别较大，在现场运维时，需要根据机组的具体情况进行维护，有时还需要针对现场的具体情况特殊处理。例如：在机组维护时，发现电缆的某个部位出现了严重磨损或损坏，需立即根据具体情况进行适当的处理。对于类似问题，有时还需根据现场状况进行深入分析，以便从根本上消除隐患，方便后期机组的改进。

在机组维修的过程中，根据机组实际所报的故障状况，可能要对机组的某个部位进行重点维护；有时还需根据机位和机组的实际运行状况对主控参数进行适当地调整，以达到保护设备、降低机组报故障次数，把机组调至最佳状态的目的。每年，或半年一次的机组维护工作则是对机组的全面检查和再次调整，通过对机组的维护，防患于未然。当机组的设计和质量均不存在问题时，现场维护对减少故障、保护关键部件以及排除安全隐患起着决定性的作用。

另一方面，通过现场实践，现场人员可迅速学习和掌握风电技术，全面掌握风电场机组的特性及原理，有利于人才培养，机组维护维修水平的提高；在深入维修实践，熟练掌握机组特性的基础上，对机组的不足之处进行改进。在当今中国风电快速发展期，不少机型没有经过长时间的样机检验，在风电场运行的过程中，应尽早发现问题、及时改进，在风电场运行中完善和提高机组性能。

因此，机组维护工作不仅对保证机组的正常运行及排除安全隐患起着关键性的作用，而且，对培养人才、技术进步与持续改进也起着不可或缺的作用。

二、完善风电场管理，确保机组安全

在质保期内，设备厂家总部、片区通过网络对风电机组、现场工作及现场服务人员进行管理，采取多方面措施提高运维人员的思想和技术水平，提高现场的工作效率。每一次的机组维护都是对机组的详细检查和调整，让运行机组处于最佳状态，达到消除隐患和减少机组故障的目的，并以实际行动和业绩取得业主的信任，打消业主顾虑，不再有出质保时进行“二次调

试”之类的要求和提法。

在质保期内，机组维护维修“工作票”由设备厂家的总部或片区通过网络给厂家现场人员开出；真正实现“集中监控，区域维修”，公司总部、片区通过远程对机组及现场工作进行检查和监督，实时了解现场机组的运行状况，监督、检查现场人员的工作状况和效果。

在质保服务内，风电场业主人员给设备厂家的现场工作提供必要的便利与支持，例如：给机组送电、断电等；机组出质保后，营运企业应加强对现场维护维修工作的支持及机组管理，在互惠互利的基础上，密切保持与设备厂家的协作，保证机组的维护维修质量，避免重大事故的发生。

风电企业的公司总部、片区应从多方面给现场以支持。现场服务人员的待遇、个人生活及家庭问题等予以足够的关心和重视，以稳定现场运维队伍，提高现场人员的技术水平；及时派人到现场解决机组的疑难故障。对风电机组的日常故障、安全隐患实施多层次、多角度管理，避免出现流于形式、走过场的管理流程，保证机组运行及安全的具体措施落到实处。

结语

风电企业应结合风电场实际，建立适合风电场的运行模式和管理体系；片区、总部利用先进的技术手段从多方面给现场以支持；密切公司与风电场机组、运维人员的联系；充分发挥风电场运维的作用，避免重大事故的发生。

系列风电机组事故分析及防范措施风电场存在的问题篇2

伴随社会经济水平的高速发展, 国内群众所需要的能源也逐渐增多, 然而因为耗用量快速的增加而导致非常能源正在大量减少, 与此同时全球可利用资源也正在不断的降低。对于风能资源亦是如此。当前国内的风能资源非常丰富, 特别是自从改革开放发展至今, 在我国政府的大力支持以及积极鼓励下, 全国上下风电产业等一些有关的技术快速发展, 特别是在市场商业化等方面已经取得了非常重大的突破。国内风电企业在有了如此强大的市场之后, 全国风机设备等也在快速的升级过程中, 其也在一定程度上加速了风电建设产业的发展速度。然而在我国风电产业建设及其快速发展的同时还出现了一些问题, 在本文中笔者将针对我国风电建设产业中现存的问题进行了有关的分析和论述, 并且针对这些问题提出一定的解决对策。

1 我国风电建设产业的了解

当前, 应该对国内风电建设的问题有一个比较完善的解决方案, 那么首先就需要对风能资源有一个更为彻底的了解。国内有很多人都已经知道了风能资源, 但是究竟有没有比较深刻的认识和了解呢?风能资源是全球可再生能源之中最具有典型代表性的一种能源, 因此发展风电建设产业是当前走能源持续性发展道路的必然选择, 也是减轻当前日益恶化的雾霾天气污染、保护生态环境的重要途径。所以, 当前回顾国内风电建设的发展现状, 分析和探讨国内风电建设发展中所存在的问题及其障碍, 就一定要首先对风能资源具有比较全面的了解。

2 国内风电建设面临的问题

根据有关调查和统计结果来分析, 国内风电场建设以非常惊人的速度进行, 截止2010年底, 我国风力发电总装机容量已达4500万k W, 位列世界第一位。那么在风能资源相对比较丰富的位置进行科学、合理的布局, 并且能够全面发展, 与此同时投入大量的发电设施运用, 这样也能够为其建设工程所在地提供非常丰富的电力能源。那么这些能源能够方便当地广大的居民, 因此我国风电建设企业也开始逐渐的形成了规模, 这样以来逐渐也就形成了同行业竞争的发展格局。回顾风电建设的发展历史, 国内风能建设发展的规模及其所能够产生的资源成效都正在不断的壮大过程中, 从发展历史的奠基一直到现在而言, 从风电建设的整体技术、开发市场、政策指导、规定制度及其当前整体的市场运作方面来看, 目前国内风电建设发展中依然存在着很多的问题, 经过统计和分析具体如下几点:

2.1 风电建设缓慢的科学衔接

依据了解广大群众都可以看出, 对于国内风电建设发展过程中的发展规划仍然欠缺很强的科学衔接性, 其中主要的原因就是因为国家政府中的统一性规划执行速度的相对比较慢一点, 特别是在国内各地政府在对风电场建设和规划之时, 很多均不能够科学、充分地去分析和考虑到风电网络建设系统的内部电源结构、风电网络输电能力等方面因素, 因此就将会在某种程度上并没有比较科学的衔接性或者是衔接速度非常缓慢。

2.2 风电建设发展规划协调性的缺乏

风电能是当前全球范围内清洁以及成本非常低廉的优势能源之一, 但是风电能资源自身具有着一定的间接性及其随机性, 由此以来他们还将导致风力发电具有高度的随机性, 这些都将会对国家电网建设的安全性造成冲击。那么这就需要在大力发展风电建设的同时也需要积极、全面的分析和考虑, 在风能资源建设相对比较充足的时候, 其电网的调峰问题。那么也就需要首先做好全面的工作规划, 同时这就要求具有一定于每个地方进行建设发展规划之时首先掌握好比较高度的协调性。

2.3 陆地风电场区建设的布局问题

根据国内多年以来对于风电建设的发展情况来看, 对于国内风电场建设的区域布局于某种程度上而言也会在一些地方并不是尽如人意, 当前国内有些陆地的风电场建设的场区环境相对比较恶劣, 比如内蒙古自治区, 该地区的地域面积辽阔, 当地长住居民相对较少, 自然环境条件十分严酷, 当地的风速也相对比较大。那么在大风经过时随之产生的地抬升作用加强, 并且能够在山丘顶部位置及其山丘脊之处形成非常强迫的加速气流, 在内蒙古境内的大部分地区风电能资源都是相对比较丰富的。那么就需要合理、科学地开发与利用风电能资源, 争取做到变资源优势为当地的经济优势。与此同时当地风电场建设所需要的面积总体相对比较大, 那么就要求风电建设企业要进行科学而合理的总体规划布局, 以便于能够有效地提高当地可再生资源的综合利用效率。

国内目前风能资源较为丰富的地区主要位于蒙东、甘肃、吉林, 但上述地方属经济欠发达地区, 当地用电量相对饱和, 新增风电装机电源无法就地消纳, 而超高压外送电网建设又相对滞后, 导致上述风资源丰富地区弃风限电严重, 目前已成为制约上述地区风电建设的快速发展的重要原因。

2.4 风电建设发展影响国内电力系统的安全稳定运行

现阶段, 由于国内多数风电场建设不能够比较有效而科学地进行当地发电出力的预测, 所以风电建设大规模地接入电网系统, 最终将影响到整个电力系统及其中各类电源设备的调度运行、无功运行以及电压调节等方面;风电机组设备在其运行过程中还将会受湍流、尾流效应等各种因素的负面影响, 最终将导致并网点电压出现波动以及闪变、系统变速风电机组设备的电力电子变频而产生谐波等问题, 这些均会导致这些电网系统的电能运行质量下降。

3 当前我国风电建设的有效对策

对与风电建设已经具有了一定的认识与了解, 与此同时也能够找到一些有关于目前国内风电建设发展中现存的问题以及障碍。那么对其也有了一定的分析和探讨。经过全面分析和总结之后, 针对当前国内风电建设产业发展过程中现存的问题, 笔者还提出了一些比较有效的解决对策, 那么实践中科学运用这些解决对策来缓解国内的能源短缺问题, 这样一来也就会不断的推动可再生能源有效发展。

3.1 风电建设的科学指导性政策出台

在具有了更进一步的了解和认识之后, 就需要抓紧风电建设产业中一些科学技术方面的改进和完善, 并且需要进一步制定出风能清洁能源开发的上网电价及其销售电价等等因素, 并且同时还需要相关有关政策出台估计绿色电力消费行为, 这样才能够正确地鼓励社会认购风电清洁能源。与此同时还需要加强国家政策的科学引导, 显著提高风电建设制造产生的核心竞争力。并且积极鼓舞当地一些发电企业参与到风电建设中。只有首先在科学化、合理化的政策指导之下进行建设, 才能够有效地维系风电建设企业的进一步发展。

3.2 完善规划、合理风电建设

风电建设产业的快速发展也使我们看到了当前可再生能源可用价值, 但是因为电网建设技术的复杂性及其系统性, 可再生能源的有效发展成为了一个系统性的工程, 因此在规划方面就需要严格执行, 并且充分地考虑好风电建设和其它电源发展的比例结构, 争取要做到合理规划, 确定好调峰以及调谷的备用电源, 确保完善风电建设规划, 才能够合理进行风电资源开发。

3.3 技术研发促进风电建设

在风电建设的核心技术研发方面, 更需要加强科学技术的考察力度, 首先需要超出之前风电建设的研究手段, 在此基础上重点还需要放到风机设备的总体规划以及设备设计、高效率能量的快速转变叶片、更高更可靠性的齿轮箱等这些相对较为重点的技术研发方面, 并还需要加快其技术研发速度。

3.4 针对风电的波动性问题可用其他电源作为风电调峰

电网运行可以承受的风电装机设备容量和所在电网系统的规模、电源设备结构、布局、负荷特性等紧密相关, 因为风能资源具有比较大的随机性及其间歇性, 那么风电场建设出力的波动幅度以及波动范围也相对较大, 这些都将给电力运行系统的调度运行带来了很大的压力。伴随当前国民经济产业结构的逐渐优化和调整, 我国群众在用电结构方面也发生了比较大的变化, 因此用电峰谷差也在逐年的加大过程中, 在电力运行系统负荷处在最大值时, 其风电输出的功率很有可能是零, 然而在电力系统的负荷处于其最小值时, 与之相应的风电输出功率又很有可能为满功率输出, 由此一来应适度地配备一些电力运行调峰性能比较较好的机组设备, 以有效地缓解风电运行系统的调峰能力紧张问题。另外, 加快区域间超高压长距离电力输送线路建设, 降风资源较好的欠发达地区的清洁能源输送到能源欠缺的发达地区, 以解决区域性弃风限电问题。

4 结束语

因此风电建设产业需要解决当前所面临的问题, 首先就要对风电建设产业熟知。国内风能资源是目前在所有能源之中, 最具有开发运用前景及其技术最为成熟的一种新型、能够再生的能源, 风电能源量非常并且对于未来我国乃至是全球的能源开发均有一定的推动作用。风电建设的发展在一定程度上还对国内的能源短缺情况起到了相对的缓解作用。只有首先更好的、更为有效地解决当前这些问题, 国内风电建设甚至是再生能源的建设才能够取得长足发展。

摘要：当前我国风电能资源非常丰富, 因此开发潜力巨大。发展至今经过了多年的努力, 全国上下风电建设开发已经取得了非常长足的发展, 与此同时国家组织并开展了国内风能资源评价以及风电特许权建设项目, 因此风电建设及其投产规模均具有了非常明显的增加。然而在风电建设的发展过程中依然存在有很多的问题, 那么本文中笔者主要针对于当前我国风电建设工作面临的常见问题及其对策进行了相关的分析和讨论。

关键词：风电建设,现存问题,有效对策,合理规划

参考文献

[1]杜新宪, 许月英, 郭娟.大力发展风电产业促进污染物减排[J].干旱环境监测, 2008 (01) .

[2]王昕鸽, 李超.大连发展新能源产业的探索[J].资源环境与发展, 2010 (03) .

[3]穆献中, 刘飞.国际新兴能源产业的法律和政策体系[J].经营与管理, 2009 (12) .

系列风电机组事故分析及防范措施风电场存在的问题篇3

关键词：风电场集电线路雷击防雷措施

0 引言

截止到2012年8月，山东电网共有55座风电场，装机容量达到342.9万千瓦，最高发电负荷219.8万千瓦。根据“十二五”发展规划，预计未来风电行业仍将会保持高速发展，但风电场普遍存在比较容易遭受雷击等不利因素的影响，为打造电网友好性风电场，采取防范措施避免风电场雷击事故发生，确保风电场安全、可靠、稳定运行。

风电场集电线路是风电场主要组成部分，该风电场共六条集电线路，总长度为34.2公里，集电线路所径之处为旷野山脉，集电线路长，遭遇雷击的机率较大，雷击放电引起很高的雷击过电压，是造成线路跳闸事故的主要原因。据统计，雷击引起线路跳闸事故占该风电场事故的76%。雷害成为仅次于污闪影响风电场运行安全稳定运行的主要因素，因此，完全有必要研究并采取集电线路的防雷措施。

1 典型雷击事件描述

该风电场所处山东省济南地区，是雷电活动较为活跃，高土壤电阻率、地形复杂的山区。进入夏季后，该风电场集电线路发生多次雷击事故。最严重的一次雷击：2012年07月31日20时43分19秒921毫秒，该风电场35kV第V回集电线路0311开关过流I段保护动作出口，开关跳闸，第V回集电线路停运。由于故障时济南地区正在下雨，第V回集电线路巡检道路无法通过。风电场安排运检人员在8月1日早上对35kV第V回集电线路及所带风机、箱变进行逐一检查。8月1日上午对第V回集电线路进行检查，没有发现异常。对第Ⅴ回集电线路所带风机、箱变进行检查时发现501箱变内B相过电压保护器、502箱变内B相过电压保护器、503箱变内B相过电压保护器、506箱变内B相过电压保护器、510箱变内A相过电压保护器、511箱变内B相过电压保护器、512箱变内B相过电压保护器发生动作。与第Ⅴ回集电线路事故记录的时间吻合，其他箱变的过电压保护器均未动作。巡视第Ⅴ回集电线路，没有发现异常，集电线路避雷器没有雷击计数器，无法确认是否动作。检查站内设备，全部正常。对第Ⅴ回集电线路测绝缘，A相对地绝缘值：6兆欧，B相对地绝缘值：6兆欧，C相对地绝缘值：6兆欧，A—B相绝缘值：14兆欧，A—C相绝缘值：14兆欧，B—C相绝缘值：14兆欧。08月01日17时40分，第Ⅴ回集电线路送电成功，风机并网发电。

2 故障原因分析

2.1 从第V回集电线路开关0311保护装置记录看，是过流I段保护动作，动作电流28.04A，远大于过流I段保护定值I=15.7A，延时43ms保护正确动作出口跳开0311开关。据此推断第V回集电线路或所带箱变发生了短路故障。

2.2 从故障录波波形来分析：从35kV第V回集电线路电流波形来看：

故障时，A、B、C三相电流都同时升高，说明在第V回集电线路上发生了三相短路故障。

从35kV II母线电压波形来看：

故障时，35kVII母线电压A、B、C三相同时等幅降低，且波形对称，可以判断在第V回线集电路上发生了非金属性三相短路。

2.3 从现场检查情况来看：对第V回集电线路及箱变、风机逐一检查，未发现三相、相间及单相对地故障痕迹。第V回集电线路所带17台箱变中，从箱变的过电压保护器中记录的动作时间来看，有7台箱变的过电压保护在本次故障时动作。

综合以上分析，此次第V回集电线路0311开关跳闸的故障原因为雷击造成此集电线路上不同箱变的不同相别避雷器同时动作，导致出现三相非金属性短路，使得0311开关保护跳闸。

3 集电线路遭雷击的判别与防雷性能评价

3.1 通过几次雷击事故分析，雷击产生电磁感应所引起的感应雷过电压，遭受雷击概率最大的是杆塔地网接地电阻过高及避雷线保护角过大的线路。

3.2 防雷性能评价。集电线路防雷性能的优劣的重要指标一般有两个：一是线路雷击跳闸率，二是线路耐雷水平。

线路雷击跳闸率是指每100km线路每年（折算到40个雷暴日下）由雷击引起的线路跳闸次数，它是衡量线路耐雷性能的综合指标。线路耐雷水平越高，雷击跳闸率越低，说明线路的防雷性能越好。所以如何提高线路耐雷水平，降低雷击跳闸率是防雷设计中非常重要的工作。

线路耐雷水平是指雷击线路时，线路绝缘子不会发生闪络的最大雷电流幅值。低于耐雷水平的雷电流击于线路不会引起闪络，反之，则必然会引起闪络。集电线路雷电流超过线路耐雷水平引起绝缘子发生闪络冲击时，由于冲击闪络时间很短不会引起线路跳闸，但若在雷电消失后由工作电压产生的工频短路电流电弧持续存在，将引起线路跳闸。

4 防止集电线路遭雷击损坏的对策

当发生雷击事件时，为什么风机叶片或塔筒没有遭受雷击，而是集电线路频繁遭受雷擊，大致计算，雷击风机叶片或塔筒，按三类防雷建筑物首次雷击的雷电流强度，电流I=100kA（10/350us），按照GB50057-94（2000）规定及计算方法，50%的雷电流流入风机基础地网，风机基础接地电阻为4欧姆（雷击时，实际冲击电阻会小一些）。为此，该风电场对数次雷击事故高度重视，邀请设计院、施工单位、当地气象局共同商讨应对方案：

4.1 提高集电线路耐雷水平。在多雷地区不易选择使用普通型合成绝缘子，由于合成绝缘子两端均压环短接了部分空气间隙，使其耐雷水平比同样安装高度的瓷绝缘子偏低。

采取对策：将原来的普通合成绝缘子更换为防雷绝缘子；采用陶瓷横担替代原镀锌铁横担。进一步提升集电线路的绝缘水平。

4.2 降低杆塔接地电阻。为了提高集电线路的耐雷水平，每个杆塔一般都应敷设接地装置，并与地线牢靠连接，以使击中地线或塔顶的雷电流通过较低的接地电阻泄入大地。

采取对策：对于部分位于山顶地势较高处杆塔或高土壤电阻率无避雷器的杆塔，可采用连接伸长接地体将每根杆塔的接地装置连接起来的措施，以形成一条低电阻通道，防止杆塔顶部的雷电场强发生畸变。

4.3 重新测量接地电阻，发现不符合规定的及时整改。检查接地引下线与接地装置的连接是否符合要求，安装是否规范、可靠。

4.4 完善避雷装置，定期进行避雷器预试验。风电场列入年度工作计划在3月份雷雨季节前加强对线路的巡视。并抽取易受雷击杆塔上的绝缘子进行耐压试验。

4.5 在降低杆塔接地电阻有困难时，可采用架设耦合地线的措施，即在导线下方再架设一条地线。一是加强避雷线与导线间的耦合，使线路绝缘上的过电压降低；二是增加了对雷电流的分流作用。尤其在山区的集电线路效果更为明显。

4.6 加装避雷针装置。根据当地气象部门的雷击统计和集电线路遭受雷击时箱变过电压指示仪显示，在第V回集电线路501号～506号风机处的集电线路杆塔为山顶的高位杆塔或山谷迎风口处杆塔遭受雷击的次数最多。

采取对策：在容易遭受雷击的重点区域加装避雷针装置，将雷电提前引入避雷针，保护集电电路正常运行。

4.7 对集电线路开关试送一次。当遭受雷击的情况下，保护动作跳闸，因地处山区，雷雨过后，上山道路无法通行，耽误设备恢复正常运行时间。

采取对策：发生雷击事件后，查看故障录波器装置，确认是因雷击事故造成开关跳闸，当雷击过后，可以先对跳闸的集电线路试送一次。当上山道路符合巡视条件时，再对集电线路加强巡视和检查。

除此之外，可以在易遭受雷击的线路集中区域通过填充降阻剂或置换接地体附近小范围内高电阻率土石以降低接地电阻等等。