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黑龍江某風電場1風電機組運行中葉輪車事故調(diào)查報告

2019年12月4日，黑龍江某風電場#1風電機組運行中葉輪發(fā)生飛車，第二段塔筒上端折斷，機艙、葉輪和第三段塔筒墜落。事件發(fā)生后，集團公司生技部及時組織開展調(diào)查和分析工作，組織召開專題分析會議。


有關(guān)情況通報如下：
一、風電場基本情況
該風電場位于黑龍江省，風電場總裝機容量77.2MW，分兩期建設(shè)，其中一期工程2006年2月并網(wǎng)發(fā)電，2007年10月退出質(zhì)保；二期工程2009年11月并網(wǎng)發(fā)電，2017年12月退出質(zhì)保。#1風電機組為一期風電機組。
二、事件經(jīng)過
2019年12月3日15時00分，風電場環(huán)境溫度-28℃，#1風電機組平均風速15m/s。風電場運行值班人員通過scada監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)#1風電機組報FM49（發(fā)電機超速1）故障，發(fā)電機轉(zhuǎn)速2108轉(zhuǎn)/分鐘。12月3日15時02分，風電場運行值班人員通知檢修人員前往#1風電機組就地檢查。
12月3日15時15分，風電場檢修人員到達#1風電機組機位，發(fā)現(xiàn)一只葉片葉尖正常甩出，另外兩只葉片葉尖小部分甩出，塔基控制屏顯示風速約15m/s，發(fā)電機轉(zhuǎn)速約2100轉(zhuǎn)/分鐘，機組處于超速運行狀態(tài)。檢修人員通過手動控制停機、手動控制偏航、觸發(fā)塔基急停按鈕等操作無效。
12月3日15時18分，將#1風電機組對應(yīng)集電線路由運行狀態(tài)轉(zhuǎn)備用狀態(tài)，切斷機組控制電源，機組轉(zhuǎn)速未下降。同時啟動電力設(shè)備事件應(yīng)急預案，成立應(yīng)急處置領(lǐng)導小組，指導開展應(yīng)急處置工作。
12月3日15時20分，在#1風電機組周圍及通往機位道口采取安全隔離措施，防止無關(guān)人員進入。
12月3日16時17分，將#1風電機組所在集電線路由備用狀態(tài)轉(zhuǎn)運行狀態(tài)，恢復機組控制系統(tǒng)供電電源，風機狀態(tài)未變化，轉(zhuǎn)速未下降。2019年12月3日22時30分，在中控室越過機組通訊模塊直連#1風電機組控制器進行遠程偏航，未成功。
12月3日23時48分，將#1風電機組所在集電線路由運行狀態(tài)轉(zhuǎn)備用狀態(tài)，防止電氣短路引起森林火災。
12月4日凌晨至傍晚，風速保持在15m/s左右，#1風電機組發(fā)電機轉(zhuǎn)速維持在2100-2400轉(zhuǎn)/分鐘左右。為防止火災事故發(fā)生，從臨近風電場抽調(diào)人員和滅火裝置，做好防火各項準備工作。
12月4日20時19分，#1風電機組飛車倒塔，第二段塔筒上端折斷，機艙、葉輪和第三段塔筒墜落。
12月5日，成立事件聯(lián)合調(diào)查組，對風機倒塔事件進行調(diào)查分析。
三、事件原因
（一）原因分析
1.12月3日14時59分06秒，#1風電機組處于大功率發(fā)電機運行狀態(tài)，14時59分06秒機組主斷路器跳開，風電機組脫網(wǎng)。由于2015年4月風電場一期風電機組SCADA服務(wù)器損壞，經(jīng)主機廠家遠程修復后，機組監(jiān)控功能恢復正常，但時鐘功能、數(shù)據(jù)庫存儲功能異常，遠程監(jiān)控系統(tǒng)無法存儲歷史運行數(shù)據(jù)，因無相關(guān)歷史數(shù)據(jù)記錄，風電機組停機原因無法查證，事件后檢查發(fā)現(xiàn)大功率發(fā)電機接觸器觸點有燒熔痕跡，B、C相間絕緣材料過熱碳化嚴重，推斷因接觸器接觸不良而發(fā)熱，繼而導致B、C相拉弧短路，機組主斷路器跳閘，主控控制葉尖液壓制動系統(tǒng)動作，其中一只葉尖正常甩出，另兩只葉尖未完全甩出，在風力作用下，發(fā)電機轉(zhuǎn)速迅速升高，發(fā)電機超速觸發(fā)安全鏈動作，高速軸剎車制動，因葉輪轉(zhuǎn)矩大于高速軸制動轉(zhuǎn)矩，高速軸剎車無法有效制動，機組長時間超速且葉輪氣動不平衡，達到塔筒最大疲勞載荷，引發(fā)風機倒塔。
2.通過對葉尖制動部件拆解發(fā)現(xiàn)：兩只未正常甩出葉尖制動盒內(nèi)支架因在葉尖收回過程中與彈簧套筒碰撞發(fā)生變形，支架與彈簧套筒卡澀造成支架與彈簧套筒中心線發(fā)生偏移，導致在進行葉片甩出過程中，限位擋圈與支架卡死而無法正常甩出。
3.根據(jù)報警歷史記錄14時59分08秒高速軸制動器啟動剎車，16時30分23秒高速軸制動片磨損至極限?，F(xiàn)場檢查高速軸制動系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)剎車盤磨損嚴重，剎車片已摩擦至極限位置，說明高速軸剎車正常抱閘，但因葉輪超速運行狀態(tài)轉(zhuǎn)矩大于制動轉(zhuǎn)矩而無法有效起到制動作用。
4.15時13分49秒機組振動傳感器觸發(fā)，說明此時機組在超速運行狀態(tài)下振動較大，塔筒疲勞載荷增大。
5.機組持續(xù)保持超速運行狀態(tài)，機組在超速觸發(fā)安全鏈后無法復位，采取手動停機、手動偏航、觸發(fā)急停按鈕等操作無效。
（二）分析結(jié)論
綜上分析，風電機組倒塔原因為：風機在故障停機過程中葉尖制動盒內(nèi)支架與彈簧套筒碰撞發(fā)生變形，導致限位擋圈卡死，葉尖無法正常甩出，機組長時間超速且葉輪氣動不平衡，達到塔筒最大疲勞載荷，引發(fā)風機倒塔。
四、暴露的主要問題
（一）運行管理不到位。一是2015年4月scada監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器損壞修復后，導致運行數(shù)據(jù)不能正常存儲、時間顯示不準確等問題，至今未有效解決，造成歷史數(shù)據(jù)記錄不全、時間錯亂、無法有效查看和分析機組真實運行情況等問題；二是監(jiān)控系統(tǒng)無聲光報警功能，無法有效發(fā)揮告警提醒作用；三是資料管理存在漏洞，未及時對風電機組設(shè)計、調(diào)試、運維等資料進行收集保存。
（二）檢修管理不到位。一是定期檢修工作存在缺項、漏項情況。如葉片葉尖制動盒內(nèi)彈簧套筒、支架、擋圈、導向套、導向軸等重要動作部件自投運以來未開展維護檢修工作，存在一定安全隱患。二是大功率發(fā)電機并網(wǎng)接觸器觸點燒損頻繁，2019年損壞9臺次，未引起足夠重視，未及時分析接觸器觸點頻繁燒損原因，也未及時采取有效治理措施。
（三）技術(shù)監(jiān)督管理不到位。風場生產(chǎn)管理人員沒有葉片葉尖制動盒圖紙和相關(guān)維護保養(yǎng)技術(shù)要求，自投產(chǎn)以來從未進行過檢查維護，事件后排查發(fā)現(xiàn)該風電場13臺風電機組18只葉片葉尖制動盒內(nèi)支架存在變形情況，由于技術(shù)力量薄弱，支架變形普遍問題未在日常技術(shù)監(jiān)督工作中及時發(fā)現(xiàn)、及時防范，導致故障擴大。技術(shù)監(jiān)督項目存在漏項情況，振動擺錘位置未定期進行檢查和校驗。
（四）集團公司管理要求執(zhí)行落實不到位。風電機組剎車盤下部線纜未采取有效防火保護措施，存在機艙著火安全隱患。
五、防范措施及要求
（一）立即開展整治工作。要深刻吸取事件教訓，針對本次事件暴露的問題，立即開展隱患排查和治理工作，重點排查葉尖制動盒機構(gòu)是否存在變形卡澀、發(fā)電機并網(wǎng)接觸器是否存在異常、風電機組頻發(fā)故障或告警信息有無及時檢查和處理，及時消除設(shè)備隱患，避免類似事件發(fā)生。
（二）規(guī)范運行管理。盡快研究制定出個性化的安全措施，確保在運機組的安全。同時要研究修訂風電機組飛車倒塔應(yīng)急預案，完善現(xiàn)場應(yīng)急處置方案，開展應(yīng)急演練。
（三）加強檢修管理。進一步完善檢修規(guī)程，將葉片葉尖制動盒機構(gòu)維護檢修工作納入定期檢修項目，重點檢查支架是否變形、支架與彈簧套筒是否卡澀、鋼絲繩是否松動、導向軸和導向套動作是否可靠等，避免定期檢修工作出現(xiàn)缺項、漏項情況，并要保證檢修質(zhì)量。
（四）加強技術(shù)監(jiān)督管理。按要求對風電機組主要傳感器，如振動、超速等傳感器定期進行檢查校驗，確保各傳感器可靠動作。按要求開展葉片葉尖制動測試、大功率發(fā)電機接觸器檢查試驗等工作，加強數(shù)據(jù)分析，及時發(fā)現(xiàn)并處理設(shè)備存在的隱患。
（五）加強集團公司有關(guān)文件要求的執(zhí)行落實力度。嚴格落實集團公司隱患排查治理、防止風電機組重大設(shè)備事故技術(shù)要求等文件要求。按照要求對剎車盤周圍可燃物采取有效自動消防措施，防止著火或火勢蔓延。
（六）研究徹底解決方案。針對目前機組投運時間長、發(fā)電效率低、安全隱患大等現(xiàn)狀，系統(tǒng)研究整機替換徹底解決方案，加強與當?shù)卣?、電網(wǎng)及設(shè)計單位溝通，積極爭取相關(guān)政策，加快推進整機替換工作。
（七）深刻吸取教訓。各相關(guān)單位要認真組織學習本次事件通報，深刻吸取事件教訓，舉一反三，針對性開展隱患排查和治理工作，及時消除設(shè)備隱患。要充分認識目前風電機組安全形勢依然嚴峻，隱患治理工作刻不容緩，同時要避免僥幸心理，提高安全防范意識。