风电厂工程及风险评估

▪ 使用受风面积小、不易受破坏且能精确测量风速、风向的 红外超声波感应仪
▪ 选用强度高、质量轻、价格目前相对较贵的碳纤维增强型 塑料
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火灾风险
▪ 风力发电机组的火灾风险
a.风力强弱变化导致高速传动轴变速、高速引起的 摩擦热能；
b.电气线路的短路、短路造成的电压瞬时增大，功 率超出工作温度导致电机发热，产生高温。
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典型风力发电机组部件 ——塔架
风力机的塔架除了要支撑风机的重量，还要承受风力机和 塔架的风压，以及风力机运行中的动载荷。水平轴风力机 塔架分为管柱形和行架型两类
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台风风险
▪ 台风对设备结构的静载荷效应风压 当风的流动遇到物体而受阻时，风速变小，向风面风压 升高，流经结构后在背风面通常产生紊流，使风速局部升 高而风压降低，对背风面造成吸力，如此前后相加的效果， 就形成了牵引力，对向风面及背风面也各自形成了压力及 吸力。
▪ 台风带来的狂风暴雨对输电线路的破 坏非常严重
▪ 台风所蕴含的巨大能量往往把测风装 置破坏
▪ 台风施加在设备上的静力效应和动力 效应共同作用下不断施加疲劳载荷
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台风的预防措施
▪ 风力发电机组微观选址尽量在风机高度范围内风垂直切变 值及地面粗糙度都较小，各种风况下都不容易形成湍流的 地方安装
▪ 供电可靠确保设备安全保护程序有效，在风速正常的时候 对风保证采能最大化，风速超过额定风速时避风实现采能 最小化
▪ 台风对设备结构的动载荷动力效应 动载荷主要由湍流引起。在台风的特性与风场内复杂的丘 陵地表共同作用下形成湍流团，由于受动量守恒和能量守 恒的制约，在湍流区域有较大的气流混合与能量转换活动， 给区域内的设备造成破坏。结构受风也会引起与风向垂直 的振动。
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台风对风力发电机组的破坏
▪ 台风夹带的细小沙砾造成破坏叶片表 面
风电场工程主要风险 及风险评估
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风电场工程的定义
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风力发电机的工作原理
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我国现有风力发电机型的发电过程
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风电场工程的组成
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风电场工程的组成
发电机组
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风电场工程的种类
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风电场工程的种类
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风电场工程的种类
ຫໍສະໝຸດ Baidu按桨叶数量分为“单叶片”， “双叶片”，“三叶片”和“多叶 片风机
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典型风力发电机组各部件介绍
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低温的预防措施
▪ 采取适当的热处理方法（淬火＋中文回火）能显著提高材 料多冲抗力，避免应力集中，表面冷作硬化和提高零件的 表面加工质量等措施均能提高多冲载荷下的破断抗力。
▪ 应针对焊缝采取必要的防止低温脆断技术措施，包括避免 焊缝应力集中，采取预热和焊后热处理改善焊缝、热影响 区、熔合线部位的性能
目前最广泛使用的水平轴风力发电机主要 由叶轮，调速或限速装置，偏航系统，传 动机构，发电机系统，塔架等组成 ，如下 图。
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典型风力发电机组部件——叶轮
▪ 叶轮一般由2-3个叶片和轮毂所组成，其功能是将风能转 化为机械能 。
▪ 轮毂是叶轮的枢纽，也是叶片根部与主轴的连接件。所有 从叶片传来的力，都通过轮毂传到传动系统，再传到风力 机驱动的对象。
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典型风力发电机组部件 —— 偏航系统
整个偏航系统由电动机及减速机构、偏航调节系统和扭缆 保护装置等部分组成。偏航调节系统包括标和偏航系统调 节软件。风向标对应每个风向都有对应的脉冲信号，通过 偏航系统调节软件确定其偏航方向和偏航角度，然后将偏 航信号放大，通过减速机构转动风力机平台，直到对准风 向为止。
▪ 中央控制室火灾风险
a.中央控制室具有大量电线、开关。中小型的风 电机组直接将变压器设置在机舱的控制室，这些 电气设备本身就是火灾的风险源 。
b.通常控制中心无人看守，密闭不通风，也有虫、
鼠咬，会有短路引起的火灾风险。
c.雷击的直接影响对象也是中控室 。
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防火措施
▪ 中央控制室的防火措施 除了日常的定期检修外，还要加强人员的管理，禁止烟 火和违规操作。消防器材只能依靠灭火器，对电气设备采 用CO灭火器，保证机舱配备两个或以上灭火器。
▪ 风力发电机组安全链系统硬件运行正常。 ▪ 调向系统处于正常状态，风速仪和风向标处于正常运行的状态。 ▪ 制动和控制系统液压装置的油压、油温和油位在规定范围内。 ▪ 齿轮箱油位和油温在正常范围。 ▪ 各项保护装置均在正常位置，且保护值均与批准设定的值相符。 ▪ 各控制电源处于接通位置。 ▪ 监控系统显示正常运行状态。 ▪ 在寒冷和潮湿地区，停止运行一个月以上的风力发电机组组再投入运
▪ 风力发电机组的防火措施 对于风力强弱变化导致高速传动轴变速、高速引起的摩 擦热能可以查询电机的最高工作温度，确定小于当地的最 高风速；电气线路导致的电机高温，可以加强人员管理， 定期定时维护。
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低温风险
▪ 低温条件下风力发电机组出力 特性的变化
▪ 低温对主要零部件的影响 ▪ 低温对油品的影响 ▪ 低温对冻土层基础的影响
▪ 复合材料如玻璃纤维增强树脂具有较好的耐低温性能，选 用适合低温环境的结构胶生产叶片
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雷击风险
现代大型风力发电机的塔架大多超过40米，并且安装在开 阔地带或者山地，因此更容易遭受雷击。
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雷击的预防措施
▪ 叶片的防雷保护 ▪ 对机舱的保护。 ▪ 接地保护
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控制系统安全运行的必备条件
▪ 风力发电机组开关出线侧相序必须与并网电网相序一致，电压标称值 相等，三相电压平衡。
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典型风力发电机组部件 ——传动系统
风机的传动系统一般包括低速轴、高速轴、齿轮箱连轴节 和制动器等。叶轮产生的机械能由传动系统传递给发电机。 齿轮箱用于叶轮增加转速，从20-50转每分到1000～1500 转每分 。
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典型风力发电机组部件 ——发电机系统
发电机及其控制系统承担了由机械能转换为电能的任务， 包括恒速恒频发电机系统和变速恒频发电机系统。变速恒 频发电机系统的主要优点在于叶轮以变速运行，可以在很 宽的风速范围内保持近乎恒定的最佳叶尖速比，从而提高 风机的运行效率 。
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典型风力发电机组部件 ——调速、限速装置
很多情况下要求不管风速如何变化转速总保持恒 定或是不超过某一个限定值，为此而采用调速、 限速装置。当风速过高时，这些装置还用来限定 功率，并减少作用在叶轮上的力。从原理上看大 致可分为三类：一类使叶轮偏离主方向，另一类 利用空气阻力，第三类改变叶片的转速角。