风电机组重大事故分析(2)

二、事故的思考与问题

是否因屏蔽状态码造成飞车倒塌事故

该机组使用的是Mita公司所生产的风电机组控制器，其设计较为完善。该控制器把风电机组

所处的状态都用与之对应代码表示，可以表明风电机组的运行状态、故障信息以及刹车等级等，这

就是状态码。

对于绝大部分的状态码，根据维修人员的技术水平与当时的需要可以屏蔽(使其失效);而有的状

态码则由程序设定不能屏蔽，即使是用最高权限也不能屏蔽，例如：手动停机(13)、电池检测(95)、

轮毂电池故障(57)、电池电压低(1182、1184、1186)、变桨速度太慢(1919、1920、1921)、刹车反馈(429、455)、刹车磨损(415)以及与安全链有关的状态码等。也就是说，任何现场人员都不能对这些

状态码进行操作。这样，既能保证机组安全和人身安全，又能在处理故障时采取灵活多变的措施，

根据维修人员的经验、判断和处理故障能力，在保证部件安全的前提下，以达到迅速分析、判断、

确认并排除故障。

经过以上分析，此次事故不可能是因现场人员屏蔽状态码造成，而事故原因何在?

有多道超速保护机组为何没有停下来

当机组第二次启机时，机组转速从0rpm一直飞升到2700rpm，中间顺利通过了多道超速保护，而没有顺桨，则是交、直流顺桨均没有起作用。

该控制器为限制机组超速而设置的状态码有：213、1905、1411、310、311、312、317、328、319、320。除状态码213是只报警不停机之外，其他的9道超速保护均为停机保护。

以上状态码,除213、1905、1411之外，其他超速状态码都由机组控制器的程序设定不能屏蔽。虽然状态码1905能够屏蔽，但是，它的执行是完全由变桨控制器控制的，即使在机组控制器中被屏

蔽了，只要满足触发条件，叶轮顺桨依然是要执行的。

第一，状态码213(极端阵风)，限制超速，只报警不停机。

在出现瞬时飓风时，报状态码213是降低额定转速，把机组的额定转速降至安全转速，即：机

组在达到1960rpm，时间超过0.2秒，叶片以5°/s顺桨，通过软件把机组的额定转速由1780rpm降到1720rpm，使机组转速迅速下降。当转速下降后，机组的额定转速还可以再次上升且不停机。这样，既保证发电又降低转速，不至于超速。

第二，状态码1905(变桨自主运行)，刹车程序BP52，交流供电顺桨。

顺桨速度为5°/s。当机组转速达到1950rpm时，硬件WP2135动作，通过滑环传到轮毂控制器，轮毂控制器接到信号后超过300ms，轮毂控制器不再接收机组控制器的任何命令，只按轮毂控制器

程序设定进行顺桨。在执行顺桨的同时，轮毂控制器通过变桨通讯传给机组控制器，由机组控制器

报出故障，叶片顺桨到90°。如果存在变桨通讯故障，实际顺桨没有执行，则控制器不报此1905状

态码故障。

第三，BP75限制超速状态码：1411(变频器超速)、310(齿轮箱超速)、311(转子超速)、312(发

电机超速)均为交流供电收桨。

顺桨速度为8°/s。1411是变频器超速，达到2000rpm，变频器发出信号通过Mita控制发出信

号使机组安全停机。

310、311、312分别是齿轮箱、转子、发电机软件超速保护。机组达到相应转速，如2178rpm 时，Mita控制器通过软件，给轮毂控制发出指令，让叶轮顺桨使机组停机。

第四，BP200限制超速的状态码：317(转子超速超过最大值)、328(齿轮超速超过最大值)、

319(发电机WP2035超速)、320(转子WP2035超速)均为电池顺桨，同时，主轴刹车器参与制动。

顺桨速度理论上应为15°/s，其实际速度要与电池电压、电流、变桨电机、变桨齿轮箱有关，

通常在10s之内，三支叶片均能顺桨到92°，主轴刹车器制动，安全链断开。

状态码317、328分别是转子、齿轮箱转速超过最大设置值。机组达到相应转速，如2400rpm 时，Mita控制器通过软件控制，使机组控制器断开安全链。

状态码319、320分别是转子、发电机硬件超速保护。机组达到相应转速，如2400rpm时，通

过超速模块内的继电器动作断安全链，使机组停机，而与机组控制器程序设定无关。

从上面可以看出，在绝大多数的超速停机中，只采取交流供电收桨方式，不触及安全链，主轴

刹车器不参与制动。而这10道超速保护，无论是在并网状态，或者是非并网条件都能使叶轮顺桨。

不管是交流供电顺桨，还是直流供电顺桨方式，只要在顺桨过程中出现问题，会报BP190故障，电池顺桨再辅助以主轴刹车器，从而保证风电机组能安全停下来。在主轴刹车器参与制动的30s后，主轴刹车器自动解开。

当顺桨存在问题时，主轴刹车器参与制动也能使机组安全停下来。在此次事故的第二次启机后，机组转速超过了2700rpm，为什么没有顺桨?只要以上的超速保护设置有一道保护能起作用，就不可

能出现三支桨叶同时停在零度位置的现象。

主轴刹车器制动是否有问题

低级别刹车BP50、BP52、BP60、BP75采用交流供电进行顺桨;高级别刹车BP180、BP190、

BP200采用电池供电顺桨;BP190、BP200除了电池供电顺桨外，还要辅助以主轴刹车器参与制动。

由于主轴刹车器参与停机制动会产生巨大的冲击载荷，对机组不利。因此，在一般情况下，机组只

采用顺桨来执行停机，主轴刹车器不参与制动。

机组停机，顺桨起主要作用，即：交流供电顺桨或电池顺桨，主轴刹车器一般不参与停机制动，主要在维护时使用;但是，当出现交流供电顺桨和电池顺桨都不能使机组停下来时，例如：三桨叶同

时不能顺桨，主轴刹车器作为最后一道保护，参与制动保证机组安全。

该机组是采用的是两个被动式(常闭)主轴刹车器，总的制动扭矩为两倍满负荷扭矩。在三桨叶

不能收回的条件下，风电机组也可以安全停下来。机组在第一次停机时，三支桨叶同时不能顺桨，

应该是主轴刹车器参与制动，从而使叶轮停止转动，机组完全停了下来。而第二次启机后，主轴刹

车器为何不能进行有效地制动?

是否轮毂电池故障造成三支叶片同时不能顺桨

从现场实践来看，对于当时所用的LUST轮毂，当机组报轮毂电池故障时，一般都能顺桨到92°限位开关位置(安全位置)。而因轮毂电池故障造成有一支叶片不能顺桨到预定位置的情况都很少，也就是说，叶片大都能顺桨到安全位置，至多由于电池电压太低，电池没有足够的能量使叶片到达92°，而能顺桨几度，或几十度。在现场的机组运行中，对于这种轮毂，当电池检测或高级别刹车时，因轮毂电池故障，又有一支叶片停在零度位置的情况极其罕见。