风电场运行与维护
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1.3 风电场运行与维护现状

我国近年来风电建设快速发展,已经成为世界第一大风电大国。早在20世纪末21世纪初,在我国风电起步阶段,国家经济贸易委员会为了对风电场安全生产、运行维护及检修进行规范,在吸收国外风力发电安全运行及维修经验的基础上,制定发布了风电场安全、运行及检修规程,这就是被称为风电场三大规程的DL/T 796—2012《风力发电厂安全规程》、DL/T 666—2012《风力发电厂运行规程》、DL/T 797—2012《风力发电厂检修规程》。这三大规程颁布后,对我国各地风电场的安全运行、生产和检修工作的规范化有很大的促进作用,使风电场安全、运行、检修有标准可依。全国各地风电场均以这三大规程为纲,制定各自风电场具体的规程,从而我国风电场的安全、运行和检修走上了规范、稳定及快速发展的道路。

1.3.1 风电场安全规程

1.3.1.1 范围

DL/T796—2012规定了风力发电人员、环境、安全作业的基本要求,风力发电机组安装、调试、检修和维护的安全要求,以及风力发电机组应急处理的相关安全要求。

DL/T796—2012适用于陆上并网型风电场。

1.3.1.2 术语和定义

(1)风电场输变电设备:风电场升压站电气设备、集电线路、风力发电机组升压变等。

(2)坠落悬挂安全带:高处作业或登高人员发生坠落时,将坠落人员安全悬挂的安全带。

(3)飞车:风力发电机组制动系统失效,风轮转速超过允许或额定转速,且机组处于失控状态。

(4)安全链:由风力发电机组重要保护元件串联形成,并独立于机组逻辑控制的硬件保护回路。

1.3.1.3 总则

(1)风电场安全工作必须坚持“安全第一、预防为主、综合治理”的方针,加强人员安全培训,完善安全生产条件,严格执行安全技术要求,确保人身和设备安全。

(2)风电场应根据现场实际情况编制自然灾害类、事故灾难类、公共卫生事件类和社会安全事件类等各类突发事件应急预案,并定期进行演练。

1.3.1.4 基本要求

1.人员基本要求

(1)风电场工作人员应没有妨碍工作的病症,患有高血压、恐高症、癫痫、晕厥、心脏病、梅尼埃病、四肢骨关节及运动功能障碍等病症的人员,不应从事风电场的高处作业。

(2)风电场工作人员应具备必要的机械、电气、安装知识,熟悉风电场输变电设备、风力发电机组的工作原理和基本结构,掌握判断一般故障的产生原因及处理方法,掌握监控系统的使用方法。

(3)风电场工作人员应掌握坠落悬挂安全带(以下简称“安全带”)防坠器、安全帽、防护服和工作鞋等个人防护设备的正确使用方法,具备高处作业、高空逃生及高空救援相关知识和技能,特殊作业应取得相应特殊作业操作证。

(4)风电场工作人员应熟练掌握触点、窒息急救法,熟悉有关烧伤、烫伤、外伤、气体中毒等急救常识,学会正确使用消防器材、安全工器具和检修工器具。

(5)外单位工作人员应持有相应的职业资格证书,了解和掌握工作范围内的危险因素和防范措施,并经过考试合格方可开展工作。

(6)临时用工人员应进行现场安全教育和培训,应被告知其作业现场和工作岗位存在的危险因素、防范措施及事故紧急处理后,方可参加指定工作。

2.作业现场基本要求

(1)风电场配置的安全设施、安全工器具和检修工器具等应检验合格且符合国家或行业标准的规定;风电场安全标志标识应符合GB2894—2008《安全标志及其使用导则》的规定。

(2)风力发电机组底部应设置“未经允许、禁止靠近”标示牌;基础附近应增设“请勿靠近,当心落物”“雷雨天气,禁止靠近”警示牌;塔架爬梯旁应设置“必须系安全带”“必须戴安全帽”“必须穿防护鞋”指令标识;36V及以上带电设备应在醒目位置设置“当心触电”标识。

(3)风力发电机组内无防护罩的旋转部件应粘贴“禁止踩踏”标识;机组内易发生机械卷入、轧压、碾压、剪切等机械伤害的作业地点应设置“当心机械伤人”标识;机组内安全绳固定点、高空应急逃生定位点、机舱和部件起吊点应清晰标明,塔架平台、机舱的顶部和机舱的底部壳体、导流罩等作业人员工作时站立的承台等应标明最大承受重量。

(4)风电场场区各主要路口及危险路段内应设立相应的交通安全标志和防护设施。

(5)塔架内照明设施应满足现场工作需要,照明灯具选用应符合GB 7000.1—2007《灯具 第1部分:一般要求与试验》的规定,灯具的安装应符合GB 50016—2014《建筑设计防火规范(附条文说明)》的要求。

(6)机舱和塔架底部平台应配置灭火器,灭火器配置应符合GB 50140—2005《建筑灭火器配置设计规范(附条文说明)》的规定。

(7)风电场现场作业使用交通运输工具上应配备急救箱、应急灯、缓降器等应急用品,并定期检查、补充或更换。

(8)机组内所有可能被触碰的220V及以上低压配电回路电源,应装设满足要求的剩余电流动作保护器。

3.安全作业基本要求

(1)风电场作业应进行安全风险分析,对雷电、冰冻、大风、气温、龙卷风、台风、流沙、雪崩、泥石流、野生动物、昆虫等可能造成的危险进行识别,做好防范措施。作业时,应遵守设备相关安全警示或提示。

(2)风电场升压站和风力发电机组升压变安全工作应遵循GB 26860—2011《电力安全工作规程 发电厂和变电站电气部分》的规定。风电场集电线路安全工作应遵循GB 26859—2011《电力安全工作规程 电力线路部分》的规定。

(3)进入工作现场必须戴安全帽,登塔作业必须系安全带、穿防护鞋、戴防滑手套、使用防坠落保护装置,登塔人员体重及负重之和不宜超过100kg。身体不适、情绪不稳定时,不应登塔作业。

(4)安全工器具和个人安全防护装置应按照GB 26859—2011规定的周期进行检查和测试;坠落悬挂安全带测试应按照GB/T 6096—2009《安全带测试方法》的规定执行;禁止使用破损及未经检验合格的安全工器具和个人防护用品。

(5)风速超过25m/s及以上时,禁止人员户外作业;攀爬风力发电机组时,风速不应高于该机型允许登塔风速;风速超过18m/s时,禁止任何人员攀爬机组。

(6)雷雨天气不应安装、检修、维护和巡检机组,发生雷雨天气后1h内禁止靠近风力发电机组;叶片有结冰现象且有掉落危险时,禁止人员靠近,并应在风电场各入口处设置安全警示牌;塔架爬梯有冰雪覆盖时,应确定无高处落物风险并将覆盖的冰雪清除后方可攀爬。

(7)攀爬机组前,应将机组置于停机状态,禁止两人在同一段塔架内同时攀爬;上下攀爬机组时,通过塔架平台盖板后,应立即随手关闭;随身携带工具的人员应后上塔、先下塔;到达顶架顶部平台或工作位置后,应先挂好安全绳,后解防坠器;在塔架爬梯上作业时,应系好安全绳和定位绳,安全绳严禁低挂高用。

(8)出舱工作必须使用安全带,系两根安全绳;在机舱顶部作业时,应站在防滑表面;安全绳应挂在安全绳定位点或牢固构件上,使用机舱顶部栏杆作为安全绳挂钩定位点时,每个栏杆最多悬挂两个。

(9)高处作业时,使用的工器具和其他物品应放入专用工具袋中,不应随手携带;工作中所需零部件、工器具必须手手传递,不能空中抛接;工器具使用完后应及时放回工具袋或箱中,工作结束后应清点。

(10)现场作业时,必须保持可靠通信,随时保持各作业点、监控中心之间的联络,禁止人员在机组内单独作业;车辆应停泊在机组上风向并与塔架保持20m及以上的安全距离;作业前应切断机组的远程控制或切换到就地控制;有人员在机舱内、塔架平台或塔架爬梯上时,禁止将机组启动并网运行。

(11)机组内作业需接引工作电源时,应装设满足要求的剩余电流动作保护器,工作前应检查电缆绝缘良好,剩余电流动作保护器动作可靠。

(12)使用机组升降机从塔底运送物件到机舱时,应使吊链和起吊物件与周围带电设备保持足够的安全距离,应将机舱偏航至与带电设备最大安全距离后方可起吊作业;物品起吊后,禁止人员在起吊物品下方逗留。

(13)严禁在机组内吸烟和燃烧废弃物品,工作中产生的废弃物品应统一收集和处理。

1.3.1.5 调试、检修和维护

1.一般规定

(1)风力发电机组调试、检修和维护工作均应参照GB 26860—2011的规定执行工作票制度、工作监护制度和工作许可制度、工作间断转移和终结制度,动火作业必须开动火工作票。

(2)风速超过12m/s时,不应打开机舱盖(含天窗);风速超过14m/s时,应关闭机舱盖;风速超过12m/s时,不应在机舱外和轮毂内工作;风速超过18m/s时,不应在机舱内工作。

(3)测量机组网侧电压和相序时必须佩戴绝缘手套,并站在干燥的绝缘台或绝缘垫上;启动并网前,应确保电气柜柜门关闭,外壳可靠接地;检查和更换电容器前,应将电容器充分放电。

(4)检修液压系统时,应先将液压系统泄压;拆卸液压站部件时,应戴防护手套和护目眼镜;拆除制动装置时,应先切断液压、机械与电气的连接;安装制动装置时,应最后连接液压、机械与电气装置。

(5)机组测试工作结束后,应核对机组各项保护参数,恢复正常设置;超速试验时,试验人员应在塔架底部控制柜进行操作,人员不应滞留在机舱塔架爬梯上,并应设专人监护。

(6)机组高速轴和刹车系统防护罩未就位时,禁止启动机组。

(7)进入轮毂或在叶轮上工作,首先必须将叶轮可靠锁定,锁定叶轮时,风速不应高于机组规定的最高允许风速;进入变桨机组轮毂内工作,必须将变桨机构可靠锁定。

(8)严禁在叶轮转动的情况下插入锁定销,禁止锁定销未完全退出插孔前松开制动器。

(9)检修和维护时使用的吊篮应符合GB 19155—2003《高处作业吊篮》的技术要求。工作温度低于-20℃时禁止使用吊篮,当工作处阵风风速大于8.3m/s时,不应在吊篮上工作。

(10)需要停电的工作,在一经合闸即送电到作业点的开关操作把手上应挂“禁止合闸,有人工作”警示牌。

2.调试安全

(1)机组调试期间,应在控制盘、远程控制系统处挂“禁止操作”标示牌。

(2)独立变桨的机组调试变桨系统时,严禁同时调试多支叶片。

(3)机组其他测试项目未完成前,禁止进行超速试验。

(4)新安装机组在启动前应具备以下条件:

1)各电缆连接正确,接触良好。

2)设备绝缘良好。

3)校核相序正确,电压值和电压平衡性符合要求。

4)检测所有螺栓力矩达到标准力矩值。

5)正常停机试验及安全停机、事故停机试验无异常。

6)完成安全链回路所有元件检测和试验,并正确动作。

7)完成液压系统、变桨系统、变频系统、偏航系统、刹车系统、测风装置性能测试,达到启动要求。

8)核对保护定值设置无误。

9)填写调试报告。

3.检修和维护安全

(1)每半年至少对机组的变桨系统、液压系统、刹车机构、安全链等重要安全保护装置进行检测试验一次。

(2)机组添加油品时必须与原油品型号相一致。更换替代油品时应通过试验,满足技术要求。

(3)维护和检修发电机前必须停电并验明三相确无电压。

(4)拆除能够造成叶轮失去制动的部件前,应首先锁定叶轮。

(5)禁止使用车辆作为缆绳支点和起吊动力器械;严禁用铲车、装载机等作为高处作业的攀爬设施。

(6)每半年对塔架内安全钢丝绳、爬梯、工作平台、门防风挂钩检查一次;每年对机组加热装置、冷却装置检测一次;每年在雷雨季节前对避雷系统检测一次,至少每3个月对变桨系统的后备电源、充电电池组进行充放电试验一次。

(7)清理润滑油脂必须戴防护手套,避免接触到皮肤或者衣服;打开齿轮箱盖及液压站油箱时,应防止吸入热蒸气,进行清理滑环、更换炭刷、维修打磨叶片等粉尘环境的作业时,应佩戴防毒防尘面具。

(8)使用弹簧阻尼偏航系统卡钳固定螺栓扭矩和功率消耗应每半年检查一次。采用滑动轴承的偏航系统固定螺栓力矩值应每半年检查一次。

1.3.2 风电场运行规程

1.3.2.1 范围

DL/T 666—2012规定了风电场运行的基本技术要求。

DL/T 666—2012适用于并网型陆上风电场。

1.3.2.2 总则

(1)风电场运行应坚持“安全第一、预防为主、综合治理”的原则,监测设备的运行,及时发现和消除设备缺陷,预防运行过程中不安全现象和设备故障发生,杜绝人身、电网和设备事故。

(2)风电场的运行人员应当经过培训,取得相应的资质,熟悉掌握风电场的设备运行条件及性能参数。

(3)风电场应根据风电场所在地区和风资源变化特点,结合实际设备状况,合理确定风电场的运行方式,调节运行参数,确保风电场安全运行,提高风电场的经济效益。

(4)风电场应制定相应的运行规程,并随设备变更及时修订。

1.3.2.3 对运行人员的基本要求

(1)应经过安全培训并考试合格,熟练掌握触电现场急救及高空救援方法,掌握安全工器具、消防器材的使用方法。

(2)应经过岗前培训、考核合格,且健康状况符合上岗条件,方可正式上岗,新聘员工应经过至少3个月的实习期,实习期内不得独立工作。

(3)掌握风电场数据采集与监控等系统的使用方法。

(4)掌握生产设备的工作原理、基本结构和运行操作。

(5)熟练掌握生产设备各种状态信息、故障信号和故障类型,掌握判断一般故障原因和处理的方法。

(6)熟悉操作票、工作票的填写。

(7)能够完成风电场各项运行指标的统计、计算。

(8)熟悉所在风电企业各项规章制度,了解其他有关标准、规程。

1.3.2.4 风电场运行

1.一般规定

(1)风电场运行工作如下:

1)风电场系统运行状态的监视、调节、巡视检查。

2)风电场生产设备操作、参数调整。

3)风电场生产运行记录。

4)风电场运行数据备份、统计、分析和上报。

5)工作票、操作票、交接班、巡视检查、设备定期试验与轮换制度的执行。

6)风电场内生产设备的原始记录、图纸及资料管理。

7)风电场内房屋建筑、生活辅助设施的检查、维护和管理。

8)开展关于风电场安全运行的事故预想,并制定对策。

(2)应根据风电场安全运行需要,制定风电场各类突发事件的应急预案。

(3)生产设备在运行过程中发生异常或故障时,属于电网调度管辖范围内的设备,运行人员应立即报告电网调度;属于自身调度管辖范围的设备,运行人员根据风电场的规定执行。

2.系统运行

(1)风电场变电站中属于电网直接调度管辖的设备,运行人员按照调度指令操作;属于电网调度许可范围内的设备,应提前向所属电网调度部门申请,得到同意后进行操作。

(2)通过数据采集与监控系统监视风力发电机组、输电线路、升压变电站设备的各项参数变化情况,并做好相关运行记录。

(3)分析生产设备各项参数变化情况,发现异常后应加强该设备监视,并根据变化情况作出必要处理。

(4)对数据采集与监控系统、风电场功率预测系统的运行状况进行监视,发现异常后作出必要处理。

(5)定期对生产设备进行巡视,发现缺陷及时处理。

(6)进行电压和无功功率的监视、检查和调整,以防风电场母线电压或吸收的电网无功功率超出允许范围。

(7)遇有可能造成风电场停运的灾害性气候现象(如沙尘暴、台风等),应向电网调度及时启用风电场的应急预案。

3.运行记录

(1)风电场的运行数据包括发电功率、风速、有功电量、无功电量、场用电量及设备的运行状态等。

(2)运行记录包括运行日志、运行日月年报表、气象记录(风向、风速、气温、气压等)、缺陷记录、故障记录、设备定期试验记录等。

(3)其他记录还包括交接班记录、设备检修记录、巡视及特巡记录、工作票及操作票记录、培训工作记录、安全活动记录、反事故演习记录、事故预想记录、安全工器具台账及试验记录等。

1.3.3 风电场检修规程

1.3.3.1 范围

DL/T 797—2012规定了风电场检修的技术要求。

DL/T 797—2012适用于并网运行的陆上风电场。

1.3.3.2 术语和定义

(1)故障检修。指设备在发生故障或其他失效时进行的检查、隔离和修理等的非计划检修方式。

(2)大型部件检修。指风力发电机组叶片、主轴、齿轮箱、发电机、风力发电机组升压变压器等的修理或更换。

(3)定期维护。指根据设备磨损或老化的统计规律,事先确定检修等级、检修间隔、检修项目、需用备件及材料等的计划检修方式。

(4)状态检修。指根据状态监测和故障诊断技术提供的设备状态信息,评估设备的状态,在故障发生前选择合适的时间进行检修的预知检修方式。

(5)状态监测。指通过对运行中的设备整体或其零部件的技术状态进行检测,判断其运转是否正常,有无异常与劣化的征兆,或对异常情况进行跟踪,预测其劣化的趋势,确定其劣化及磨损程度等行为。

1.3.3.3 总则

(1)风电场检修应遵循“预防为主,定期维护和状态检修相结合”的原则。

(2)风电场检修安全应符合DL/T 796—2012的要求。

(3)风电场检修应在定期维护的基础上,逐步扩大状态检修的比例,最终形成一套定期维护、状态检修、故障检修为一体的优化检修模式。

(4)风电场应按照有关技术法规、设备的技术文件、同类型机组的检修经验以及设备状态评估结果等,合理安排设备检修。

(5)风电场应在规定的期限内,完成既定的全部检修作业,达到质量目标,保证机组安全、稳定、经济运行。

(6)风电场应制定检修计划和具体实施细则,开展设备检修、验收、管理和修后评估工作。

(7)风电场检修人员应熟悉系统和设备的构造、性能和原理,熟悉设备的检修工艺、工序、调试方法和质量标准,熟悉安全工作规程,掌握相关的专业技能。

(8)风电场应加强对检修工器具的管理,正确使用相关的工器具;需要定期检验的工器具应根据使用说明书及相关标准进行定期检验与校准。

(9)风电场应制定检修过程中的环境保护和劳动保护措施,改善作业环境和劳动条件,合理处置各类废弃物,文明施工,清洁生产。

(10)风电场应结合现场具体情况,制定适合相应的设备检修规程,指导现场检修作业。

(11)检修施工宜采用先进工艺和新技术、新方法,推广应用新材料、新工具,提高工作效率,缩短检修工期。

(12)输变电设备的检修应按照DL/T 355—2010《滤波器及并联电容器装置检修导则》、DL/T 573—2010《电力变压器检修导则》、DL/T 574—2010《电力变压器分接开关运行维修导则》、DL/T 724—2000《电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程》、DL/T 727—2013《互感器运行检修导则》、DL/T 741—2010《架空送电线路运行规程》的有关规定执行。

1.3.3.4 检修项目和周期

1.故障检修

(1)日常检修。临时故障的排除,包括过程中的检查、清理、调整、注油及配件更换等,没有固定的时间周期。

(2)大型部件检修。应根据设备的具体情况及时检修。

2.定期维护

(1)风电场应制定定期维护项目并逐步完善。定期维护项目应逐项进行,对所完成的维护检修项目应记入维护记录中,并管理存档。定期维护必须进行较全面的检查、清扫、试验、测量、检验、注油润滑、修理和易耗品更换,消除设备和系统的缺陷。

(2)定期维护周期可为半年、一年,特殊项目的维护周期应结合设备技术要求确定。

3.状态检修

(1)状态监测。对风力发电机组振动状态、数据采集与监控系统数据等进行检测,分析判定设备运行状态、故障部位、故障类型及严重程度,提出检修决策。风电场应根据自身情况定期出具状态监测报告。

(2)油品检测。对风力发电机组齿轮箱润滑油、液压系统油等进行油品监测,分析判定设备的润滑状态及磨损状况,预测和诊断设备的运行状况,提出管理措施和检修决策。增速齿轮箱润滑油每年至少出具一次油液检测报告。

1.3.3.5 检修全过程管理

1.基本要求

(1)风电场检修应实施全过程管理,使检修计划制定、材料和备品备件采购、技术文件编制、施工、验收以及检修总结等环节处于受控状态,以达到预期的检修效果和质量目标。

(2)风电场应收集和整理检修相关技术资料,建立检修技术资料档案。

(3)风电场应根据检修计划,落实材料和工器具的采购、验收及保管工作。

(4)施工机具、安全用具、测试仪器仪表应检验合格。

(5)开工前,检修工作负责人应组织检查各项工作的准备情况。

(6)检修工作应执行工作票制度。

(7)风电场应按照质量验收标准履行规范的验收程序。

(8)检修结束,恢复运行前,检修人员应向运行人员说明设备状况及注意事项,提交设备变更记录。

(9)工作结束后应及时清理工作现场,妥善处理废弃物。

(10)检修后应及时提交检修报告和总结,并存档。

(11)设备检修记录、报告和设备变更等技术文件,应作为技术档案保存。

2.日常检修全过程管理

(1)风电场应在故障分析的基础上,安排人员和车辆,准备工器具、备品备件等。

(2)检修过程应严格按照工艺要求、质量标准、技术措施进行。

(3)检修完成后,检修人员应整理工器具,归还缺陷部件,提交风力发电机组日常检修单。

(4)风电场应定期统计故障和备件使用情况,进行分析和总结。

3.大型部件检修的全过程管理

(1)大型部件检修开工前,应做好以下各项准备工作:

1)确定施工和验收负责人。

2)编制检修方案,制定技术措施、组织措施和安全措施。

3)编制项目预算。

4)确定需测绘和校核的专用工具和备品、备件加工图。

5)落实物资准备和大型部件检修施工前的场地布置。

6)确定大型吊车及备品备件的到货、进场等时间安排。

7)准备技术记录表格。

8)组织维护检修人员学习检修方案并进行安全技术交底工作,形成记录并确认无误。

(2)设备的解体、修理和安装工作为现场重点工作,应符合下列要求:

1)检修负责人和相关专业技术人员应在现场。

2)设备检修应严格按技术措施进行作业。

3)设备解体后如发现新的缺陷,应及时补充检修项目,落实检修方法,并修改施工进度表和调配必要的工机具和劳动力等。

4.定期维护全过程管理

(1)风电场应根据定期维护计划和实施方案安排人员和车辆,准备工器具、备品、备件等。

(2)维护人员应按照维护手册和要求、工期计划、安全措施,全面完成规定维护项目。

(3)定期维护通过验收后,恢复机组运行;风电场应跟踪机组在规定时间内的运行情况。

(4)维护人员应填写风力发电机组定期维护记录,并整理归档。

(5)定期维护计划完成后应提交风电场定期维护总结报告。

5.状态检修全过程管理

(1)风电场应根据自身情况选择不同的状态监测方法,并制定检测计划。

(2)状态检测设备应检验合格,专业检测应由具备相应资格的单位和人员完成。

(3)状态检测应采用统一的数据采集、记录、处理、分析规范,使用统一报告模板,确保状态信息的规范、完整和准确。

(4)检测后根据设备的状态信息和评价标准,出具检测报告。

(5)风电场应根据检测报告结合实际情况确定设备检修项目和检修时间,并按期执行;检修完成后,应进行绩效评估,并将检修情况和评估结果反馈给状态检测人员。

(6)状态检测人员应跟踪检修过程和设备运行情况,验证检测的准确性,持续优化检测手段和分析方法。

风电场安全、运行及检修规程为风电场的运行和维护提供了可靠的依据,使得风电场能够安全、稳定地运行。