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在电网失电之前,值班人员实时监控风电机组监控系统数据(风速、发电机转速、叶片角度等参数变化)和变电站后台监控系统的设备状态信息(母线三相电流、电压,主变运行状况等),观察变电站室外设备的运行状况(设备有无放电现象),并做好风电机组、变电站设备运行数据的拷贝和状态记录。
三、受灾后的检查和恢复工作
台风“天兔”过境后现场面目全非,惨不忍睹。本单位及时开展灾后各项安全隔离、对全场设备进行检查检测等处置工作。在上级公司及各有关方的帮助下,生产人员经过连日奋战检查并修复了两个风电场的设备设施,2013年10月29日甲东风电场所有风电机组恢复投入运行并网发电, 2014年1月24日红海湾风电场7台V47风电机组恢复投入运行并网发电。
本单位委托第三方权威机构——必维国际检验集团对台风“天兔”过境进行调查分析。通过对两个风电场受灾情况开展调查、分析、检验评估等工作后,得出以下评估结论:台风过境期间现场对机组的操作正确并采取了相应的保护措施,机组在断电前控制动作正确无异常;通过各项数据并结合从风电机组模块上读取的数据,对台风登陆时的风速进行了建模和计算显示,机组受损的原因是“天兔”台风期间风况超出了机组的设计极限,载荷超过机组设计承载能力。
台风对风电机组的载荷和失效性分析
本单位两个风电场的风电机组属于Ⅰ类风电机组,抗风设计是3s可承受平均最大风速为70m/s,10min可承受平均最大风速50m/s,是建设当时国际上承受风力等级最高的风电机组。依当地气象站数据,本次超强台风为自1953年以来最强台风,其强度已经超过风电机组的设计标准。
台风对风电场的影响特征如图8所示,包括极端风速、突变风向和非常湍流等,这些因素单独或共同作用往往使风电机组不同程度受损,如叶片因扭转刚度不够出现通透性裂纹或被撕裂;风向仪、尾翼被吹毁;偏航系统和变桨系统受损等,以及最严重的风电机组倒塔。
一、叶片、轮毂损坏原因分析
红海湾风电场:有10台风电机组叶片、轮毂严重损坏,共有28支叶片严重受损(叶片中段折断、出现严重裂纹),有8个轮毂内部变桨执行机构断裂、受损,需要拆卸风轮或叶片进行更换。
甲东风电场:有1台风电机组1叶片严重撕裂,需要更换,如图11所示。
分析:台风登陆时的风向突变。风向并不总是沿着对叶片受力较有利的顺桨方向吹入,如图9所示,也可能从对叶片受力最不利的垂直叶面方向吹入,如图10所示,此时风电机组可能由于电网等原因紧急停机而处于刹闸状态,这就大大增加了叶片的载荷(相差30%)。
事实上,红海湾风电场风电机组在断电的状态下,偏航失效,风轮无法调整对风,台风期间风向随台风中心移动而变化,出现持续的各个方向的大风作用在叶片上产生持续的极大弯扭组合力矩,并且由于台风风速已经超过了设计极限,产生的弯扭组合力矩会超过叶片及变桨执行机构承载极限,导致叶片断裂,变桨执行机构受损。
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