一、概述

目前，風(fēng)力發(fā)電被稱為明日世界的能源。由于它屬于可再生能源，為人與自然和諧發(fā)展提供了基礎(chǔ)。而且不像火電、核電、水電會造成環(huán)境問題，所以符合社會可持續(xù)發(fā)展對能源的要求。所以，風(fēng)力發(fā)電已在我國達(dá)到了舉足輕重的地位。

風(fēng)力發(fā)電是借助風(fēng)能動力來發(fā)電的。為了有效利用風(fēng)能，通常風(fēng)力發(fā)電機(jī)位于周圍開闊的疾風(fēng)區(qū)，隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的單機(jī)容量越來越大，為了吸收更多風(fēng)能，風(fēng)機(jī)的高度必須隨著葉片直徑增加而不斷升高，由于其高度遠(yuǎn)高于周圍的地形地物，再加上風(fēng)力發(fā)電機(jī)安裝地點(diǎn)土壤電阻率通常較高，非常容易遭受雷擊?？梢哉f雷擊已成為自然界中對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全運(yùn)行危害最大的自然災(zāi)害，因此，加強(qiáng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組件防雷是極為重要的。

1.風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功能構(gòu)成簡介

風(fēng)力發(fā)電機(jī)在設(shè)計中有不同的版本,例如有三漿葉、兩漿葉、甚至單漿葉的,對于國內(nèi)現(xiàn)有的MW級的風(fēng)力發(fā)電機(jī),大多是三漿葉的水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)。主要由以下幾部分構(gòu)成:

機(jī)艙:機(jī)艙包容著風(fēng)力發(fā)電機(jī)的關(guān)鍵設(shè)備,包括齒輪箱、發(fā)電機(jī)。維護(hù)人員可以通過風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔進(jìn)入機(jī)艙。機(jī)艙左端是風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子,即轉(zhuǎn)子葉片及軸。

轉(zhuǎn)子葉片:捉獲風(fēng),并將風(fēng)力傳送到轉(zhuǎn)子軸心?，F(xiàn)代600千瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)上,每個轉(zhuǎn)子葉片的測量長度大約為20米,而且被設(shè)計得很象飛機(jī)的機(jī)翼。

軸心:轉(zhuǎn)子軸心附著在風(fēng)力發(fā)電機(jī)的低速軸上。

低速軸:風(fēng)力發(fā)電機(jī)的低速軸將轉(zhuǎn)子軸心與齒輪箱連接在一起。在現(xiàn)代600千瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)上,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速相當(dāng)慢,大約為19至30轉(zhuǎn)每分鐘。軸中有用于液壓系統(tǒng)的導(dǎo)管,來激發(fā)空氣動力閘的運(yùn)行。

齒輪箱:齒輪箱左邊是低速軸,它可以將高速軸的轉(zhuǎn)速提高至低速軸的50倍。

高速軸及其機(jī)械閘:高速軸以1500轉(zhuǎn)每分鐘運(yùn)轉(zhuǎn),并驅(qū)動發(fā)電機(jī)。它裝備有緊急機(jī)械閘,用于空氣動力閘失效時,或風(fēng)力發(fā)電機(jī)被維修時。

發(fā)電機(jī):通常被稱為感應(yīng)電機(jī)或異步發(fā)電機(jī)。在現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)上,最大電力輸出通常為500至1500千瓦。

偏航裝置:借助電動機(jī)轉(zhuǎn)動機(jī)艙,以使轉(zhuǎn)子正對著風(fēng)。偏航裝置由電子控制器操作,電子控制器可以通過風(fēng)向標(biāo)來感覺風(fēng)向。通常,在風(fēng)改變其方向時,風(fēng)力發(fā)電機(jī)一次只會偏轉(zhuǎn)幾度。

電子控制器:包含一臺不斷監(jiān)控風(fēng)力發(fā)電機(jī)狀態(tài)的計算機(jī),并控制偏航裝置。為防止任何故障(即齒輪箱或發(fā)電機(jī)的過熱),該控制器可以自動停止風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動,并通過電話調(diào)制解調(diào)器來呼叫風(fēng)力發(fā)電機(jī)操作員。

液壓系統(tǒng):用于重置風(fēng)力發(fā)電機(jī)的空氣動力閘。

冷卻元件:包含一個風(fēng)扇,用于冷卻發(fā)電機(jī)。此外,它包含一個油冷卻元件,用于冷卻齒輪箱內(nèi)的油。一些風(fēng)力發(fā)電機(jī)具有水冷發(fā)電機(jī)。

變壓器:對輸出的電能進(jìn)行變壓,以便傳輸和組網(wǎng)

在機(jī)艙外殼有的風(fēng)力機(jī)上安裝有氣象探測設(shè)備,還有避雷短針對探測設(shè)備進(jìn)行防護(hù)。

2. 風(fēng)力機(jī)接地及等電位連接

接地系統(tǒng)能夠泄散和導(dǎo)走高頻和高能量的雷電流入地,防止風(fēng)力發(fā)電機(jī)受到損壞,此外還能保護(hù)人員和牲畜免于受到電擊,因此為風(fēng)力發(fā)電機(jī)建立一個有效的接地系統(tǒng)是十分重要的。塔基接地網(wǎng):可用40mm × 4mm扁鋼沿塔基外圍敷設(shè)環(huán)形水平接地體,同時打入準(zhǔn)25的圓鋼作為垂直接地體,垂直接地體敷設(shè)的間距一般為接地體長度的2倍,并將垂直接地體與水平接地體相連接共同組成接地網(wǎng)。塔身周邊每隔120度與接地網(wǎng)連接同時將塔身與塔基混凝土內(nèi)的鋼筋連接。

各部件之間的等電位連接:

①每臺風(fēng)力機(jī)都有一個獨(dú)立的變壓器,將變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)的接地端子排相互連接,高壓側(cè)的接地端子排為三相線的中性線端子排,變壓器高壓側(cè)的中性線端子最終連接到變壓器一次側(cè)的接地母排上,低壓側(cè)端子排可使用絕緣支架安裝在變壓器外殼上,但應(yīng)將端子排與變壓器外殼相連接,或者去掉絕緣支架直接安裝在變壓器外殼上。

②底端控制箱位于塔身內(nèi),用外層絕緣的等電位連接線從控制箱外殼的頂端就近連接到塔身上。

③塔頂?shù)目刂葡鋬?nèi)為可變間距控制器(VPC)也可以稱作為偏航裝置控制器,VPC內(nèi)的接地端子排與塔底端的控制箱內(nèi)的接地端子排用下拉導(dǎo)線相連接。

④VPC箱體經(jīng)短、直的等電位連接帶跨過絕緣支架(起到隔振作用)與變速箱相連接。

⑤變壓器二次側(cè)接地排與底端控制箱接地線排相連接。

⑥發(fā)電機(jī)接地經(jīng)發(fā)電機(jī)接線箱和塔的中間部位用向下耷拉的導(dǎo)線連接。

⑦方艙上方的接閃器固定在方艙表面,位于發(fā)電機(jī)尾部附近,其引下線用下拉導(dǎo)線與塔中間部位連接,由于接閃器與發(fā)電機(jī)距離很近,為防止雷擊時反擊,應(yīng)將發(fā)電機(jī)機(jī)艙與避雷針支架就近點(diǎn)相連接。

二、設(shè)計依據(jù)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：

（1）《風(fēng)力發(fā)電機(jī)組雷電防護(hù)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范（NB/T31039-2012）

（2）《風(fēng)力發(fā)電機(jī)組接地技術(shù)規(guī)范》（NB/T 31056-2014）

（3）《HZ2000風(fēng)力發(fā)電機(jī)組國華蘇步井風(fēng)場機(jī)組防雷優(yōu)化方案》

（4）《風(fēng)機(jī)、箱變聯(lián)合接地裝置特性參數(shù)測量導(dǎo)則》 DL/T475-2006

（5）《電氣裝置安裝工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》 GB50168-2006

（6）《交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合》 DL/T 620-1997

（7）《交流電氣裝置的風(fēng)機(jī)、箱變聯(lián)合接地》DL/T621-1997

（8）《風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)系統(tǒng)–雷電防護(hù)》IEC TR 61400-24

三、技術(shù)規(guī)范：

3.1增加機(jī)艙罩銅帶與機(jī)架的連接點(diǎn)（新增兩個接地點(diǎn)）： 

（1）風(fēng)電場風(fēng)機(jī)機(jī)艙罩接地銅帶網(wǎng)如下圖所示，一共七處對接位置，其中上下瓣體對接 6 處，機(jī)艙罩前端 1 處安裝于機(jī)架上。

2）將機(jī)艙罩中部上下殼體露出的機(jī)艙罩銅編織帶連接點(diǎn)螺栓拆卸（拆卸時保存好螺栓組件），具體如下圖所示：

（3）使用2根3.4m長且兩端帶銅端子的1G70電纜，分別將2個銅帶一端固定在機(jī)架上，機(jī)架上的連接點(diǎn)需新鉆大小φ12的通孔2個，電纜安裝前打磨干凈孔附近30mm 區(qū)油漆，1G70線纜連接緊固后做扭力標(biāo)識，噴冷鋅噴劑；將2根電纜另外一端分別與機(jī)艙罩銅帶（拆卸處）對接，用原螺栓將機(jī)艙罩頂蓋銅帶、機(jī)艙罩下半體銅帶及1G70電纜固定在一起，螺栓緊固后做扭力標(biāo)識，同時用黑色熱縮管吹縮連接處。

（4）安裝完成后測試機(jī)艙罩銅帶連接處與機(jī)架間電阻小于240mΩ。

3.2修改機(jī)艙罩尾部氣象站1G70 引下線連接位置（增加兩根 1G70 電纜）：

(1) 將機(jī)艙罩尾部氣象站左右兩側(cè)1G70接地電纜拆下，用原螺栓組件將機(jī)艙罩頂蓋銅帶、機(jī)艙罩下半體銅帶連接在一起，螺栓緊固后做扭力標(biāo)識后吹黑色熱縮管，如下圖所示：

（2）將2根6米1G70電纜一端與氣象站接地螺栓連接（原安裝接地銅帶螺栓），連接前打磨螺栓周圍油漆（氣象站支撐底板螺栓孔周圍油漆），螺栓緊固后做扭力標(biāo)識，螺栓周圍噴冷鋅噴劑。

（3）在機(jī)艙罩隔板（左右兩側(cè)）上各配鉆1個Φ30通孔（共2個），如圖所示。

（4）在機(jī)艙頂蓋尾部（左右兩側(cè)）加強(qiáng)筋側(cè)面上各安裝8個AD21.2固定架，均勻布置。如圖 5 所示。

（5）1G70電纜過機(jī)艙罩隔板處，用10mm長的SCM-07熱縮管包裹電纜，并用熱風(fēng)槍吹縮熱縮管。

（6）1G70電纜穿過機(jī)艙罩隔板后，沿著加強(qiáng)筋上的AD21.2固定架布置，用CV300扎帶將電纜固定在固定架上，如圖 6 所示。

(6) 在下圖位置處配鉆Φ12通孔，螺栓孔周圍Φ30mm油漆打磨干凈，將對接后的1G70電纜沿機(jī)艙罩加強(qiáng)筋布置，用M10*45的螺栓將銅帶固定在機(jī)架上，螺栓緊固后做紅色扭力標(biāo)識，噴冷鋅噴劑?，F(xiàn)場可根據(jù)電纜的實(shí)際長度，調(diào)整機(jī)架上的接地孔位。

（7）電纜安裝完成后，用密封膠密封機(jī)艙罩隔板上的1G70電纜穿線孔位置，隔板的兩面都需密封。

3.3 機(jī)艙等電位連接點(diǎn)接地線改造（更改原 PE 電纜機(jī)艙連接點(diǎn)）：

（1）在機(jī)架位置（下圖所示）鉆Φ12通孔，打磨干凈螺栓孔周圍Φ30mm 的油漆。

（2）將原有的變流器網(wǎng)側(cè)接地排至塔基的PE線在距離變流器端2米處剪斷，斷口兩端分別壓接HZ240-12型電纜接頭，并用黃綠雙色熱縮管熱縮壓接位置。然后用M10*45的螺栓將壓接好的電纜接頭固定在機(jī)架上，緊固螺栓后做紅色扭力標(biāo)識， 噴冷鋅噴劑。 現(xiàn)場可根據(jù)電纜的實(shí)際長度， 調(diào)整機(jī)架上的接地孔位。接地點(diǎn)將兩個接地線對接連接好。

四、設(shè)備維護(hù)檢修

一、設(shè)備維護(hù)檢修計劃是從保證安全生產(chǎn)出發(fā),對公司維護(hù)檢修任務(wù)的統(tǒng)籌預(yù)安排。檢修計劃中,要根據(jù)不同設(shè)備情況確定維護(hù)檢修方式、維護(hù)檢修內(nèi)容、維護(hù)檢修工作量、維護(hù)檢修間隔期和維護(hù)檢修時間。設(shè)備檢修計劃從時間上劃分,有年度維護(hù)檢修計劃、半年維護(hù)檢修計劃和月度維護(hù)檢修計劃。

4.1檢修標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目的主要內(nèi)容:

1.廠家要求的項(xiàng)目。

2.進(jìn)行較全面的檢查、清掃、測量和修理。

3.進(jìn)行定期監(jiān)測、試驗(yàn)、校驗(yàn)和鑒定。

4.更換已到期的需要定期更換的零部件。

5.技術(shù)監(jiān)督規(guī)定進(jìn)行的一般性檢查工作。

6.更改項(xiàng)目、安措反措、節(jié)能措施等。

7.設(shè)備消缺。

8.消除運(yùn)行中發(fā)生的缺陷。

9.重點(diǎn)清掃、檢查和處理易損、易磨部件,必要時進(jìn)行實(shí)測和試驗(yàn)。

10.機(jī)組輔助設(shè)備的檢修。

4.2施工管理

4.2.1維護(hù)檢修施工管理是設(shè)備全過程管理的重要組成部分,涵蓋了從檢修準(zhǔn)備工作至竣工、投運(yùn)的全過程。各單位應(yīng)精心做好檢修施工管理工作,以達(dá)到預(yù)期的檢修效果和質(zhì)量目標(biāo)。

4.2.2維護(hù)檢修應(yīng)嚴(yán)格按進(jìn)度計劃控制,各單位宜采用進(jìn)度表的方法來管理檢修的進(jìn)度。

4.2.3維護(hù)檢修的準(zhǔn)備工作、施工組織、質(zhì)量管理、基本目標(biāo)應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行風(fēng)力發(fā)電,場檢修規(guī)程(DL/T797-2001)

4.3檢修質(zhì)量管理

4.3.1必須認(rèn)真做好設(shè)備檢修的質(zhì)量管理工作,認(rèn)真執(zhí)行1S09000系列質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)。在嚴(yán)格驗(yàn)收基礎(chǔ)上,特別應(yīng)加強(qiáng)檢修過程中的質(zhì)量管理。

4.3.2質(zhì)量管理是檢修管理工作的中心。應(yīng)建立健全三級質(zhì)量監(jiān)督和保證體系(包括人員、組織、資格保證、監(jiān)督檢查制度、管理方法等),即班組、各專業(yè)、場部的三級體系。在檢修的全過程以及各個階段,按照“質(zhì)量管理環(huán)” (計劃-實(shí)施檢查--處理)的要求,不斷循環(huán)反復(fù),提高質(zhì)量水平。

（1）檢修人員對作業(yè)質(zhì)量及測量的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性負(fù)責(zé),要堅(jiān)持仔細(xì)檢查,認(rèn)真測量,精心修理,保證檢修質(zhì)量。上一道工序要為下一道工序服務(wù),上一道工序質(zhì)量不合格,下一道工序有權(quán)拒絕接受。對影響質(zhì)量、控制進(jìn)度及整個工程的關(guān)鍵項(xiàng)目,生產(chǎn)部門領(lǐng)導(dǎo)和工程技術(shù)人員應(yīng)直接掌握,逐日分析完成情況,并采取必要措施,保證其質(zhì)量。

（2）技術(shù)監(jiān)督是保證設(shè)備檢修質(zhì)量的一個重要手段。專業(yè)監(jiān)督人員要經(jīng)常深入現(xiàn)場檢查項(xiàng)目執(zhí)行情況,查設(shè)備情況,查質(zhì)量驗(yàn)收情況,并根據(jù)檢測結(jié)果及時擬定出專業(yè)技術(shù)監(jiān)督的要求(計劃、取樣及檢查部位、時間及質(zhì)量要求),并會同各專業(yè)、班組有關(guān)人員對測試檢驗(yàn)結(jié)果做判斷,提出要求及建議,經(jīng)生產(chǎn)負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)后由各專責(zé)具體落實(shí)。

(3)質(zhì)量管理的關(guān)鍵是嚴(yán)格工藝要求,抓好班組、各專業(yè)、場部三級驗(yàn)收。

(4)大修后的總體驗(yàn)收及整組試運(yùn)行應(yīng)由公司生產(chǎn)負(fù)責(zé)人主持,指定有關(guān)人員參加。根據(jù)質(zhì)量檢驗(yàn)、分部運(yùn)轉(zhuǎn)及現(xiàn)場檢查結(jié)果,決定起動、整體試運(yùn)行和報竣工時間。

(5)檢修結(jié)束后,運(yùn)行維護(hù)部應(yīng)對檢修質(zhì)量、效益做出測試及評價,并闡明是否達(dá)到預(yù)計目的、尚存在的問題及擬采取的措施。

4.3.3大修及更新改造工程中,確因工作難度大、專業(yè)性強(qiáng)或技術(shù)復(fù)雜等由外包單位進(jìn)行施工的,其外包項(xiàng)目的質(zhì)量監(jiān)督和檢查驗(yàn)收由本企業(yè)負(fù)責(zé), 各專業(yè)有關(guān)質(zhì)量監(jiān)督和保證的責(zé)任應(yīng)在訂立合同同時列入條款中。

4.4檢修總結(jié)

4.4.1總結(jié)包括:已完成的檢修項(xiàng)目、未完成項(xiàng)目的進(jìn)度、效果評價、費(fèi)用、全風(fēng)電場機(jī)組的健康狀況、好的經(jīng)驗(yàn)、存在的問題、建議等。

4.4.2在檢修后,應(yīng)對所檢修設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行跟蹤,并對設(shè)備發(fā)生的問題、原因進(jìn)行分析,同時對設(shè)備日常維護(hù)工作提出建議,總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。

4.4.3檢修中發(fā)現(xiàn)重大設(shè)備問題,要立即向公司匯報并制定解決方案。

4.4.4應(yīng)對檢修中消耗的設(shè)備及材料進(jìn)行分析,并對備品配件定額進(jìn)行修訂。

4.4.5維護(hù)檢修資料應(yīng)整理歸檔。

4.5檢修費(fèi)用管理

4.5.1要加強(qiáng)檢修費(fèi)用的管理,公司應(yīng)對各單位檢修費(fèi)用使用情況進(jìn)行監(jiān)督檢查。

4.5.2應(yīng)嚴(yán)格控制檢修費(fèi)用使用額度,制定相應(yīng)管理制度和考核辦法,嚴(yán)格考核。提高檢修費(fèi)用的使用效益,禁止在設(shè)備材料采購過程中加價,確保檢修費(fèi)用不超支。

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