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1、风力发电场工程项目的危险有害因素辨识分析 随着环境和能源问题的日益严峻,可再生能源的开发,尤其是风力发电技术已被越来越多的国家所重视, 风电在我国能源结构中的地位日益提高。因而风力发电场的安全管理尤为重要。 本文针对风力发电场存在的危险有害因素辨识分析如下： 一、主要生产建(构)筑物、设备事故危险因素辨识分析 1、地震危险性分析 地震对风力发电设施设备产生一定的影响，生产过程中的安全隐患之一，地震烈度不同影响程度不同。因此，进行危险有害因素辨识过程中应依据地区地震烈度等级进行辨识。 2、坍塌危险性分析 场址选区时须严格考察地基土层的地质构造，如果地基承载力不能满足要求可能会发生以下几种方式的坍
2、塌事故： 桩基设计不合理，未按设计要求回填土方、施工中存在问题，如：野蛮施工等，发生坍塌事故。 桩基设计载荷不符合安全要求，未达到最大风机载荷要求，造成基础缺陷事故。 基础设计不合理，基础质量不良，混凝土标号未按设计配比，造成坍塌事故。 基础设计强度不够，不能承受风机的动、静载荷、基础发生明显沉降甚至造成坍塌、地基缺陷事故。 地面基础周围未采取防风固沙措施，风沙对风机基础的潜蚀和淘蚀造成基础坍塌事故。 3、主要建筑物缺陷危险性分析 （1）升压站的建筑物危险有害因素分析： 升压站的主要建筑物在设计过程中若未严格按照国家标准规范进行设计，建筑基础在冻土层未考虑防冻措施；施工期间未严格按照施工作业规
3、程进行施工等造成主要建筑物有缺陷，从而造成各种事故的发生。 （2）风力发电机组的基础与塔架危险有害因素分析： 风力发电机组的安装选址不当，安装地点可能发生滑坡、塌方等。 因基础设计不当、基础质量不良、基础载荷不正确等或地震、极端天气下超过风机安全风速的大风等自然灾害造成风力发电机组倒塔事故。 基础发生明显沉降或沉降不均可能引起风力发电机组运行振动、倾斜，严重的可能造成倒杆塔。 塔架设计不良，造成风机运行中产生共振，发生倒塔事故。 塔架产生振动或频繁晃动，造成风力发电机组减少发电量或停机，甚至可能引起倒塔事故。 钢制塔筒制造不良或防护不当造成腐蚀。 钢结构焊接不合格、钢制塔架制造不良或防护不当造
4、成腐蚀严重，遭遇极端恶劣天气造成倒塔、折塔等事故。 在飓风、沙尘暴、风雪、雷电等条件下登高作业，易发生高处坠落、物体打击的危险。 钢结构高强度的螺栓连接设计不合理、施工偷工减料，造成紧固件松落、脱落、紧固件螺栓强度不够，长期运行可能发生倒塔、折塔等事故。 风轮设计不当，造成运行过程不平衡，引起塔架晃动，遭遇大风时有发生倒塔、折塔的可能性。 4、风电机组等主要设备缺陷危险性分析 风电机组的主要设备决定着风电机组内在的本质安全，风电机组的安装工作同时又决定着风电机组运行过程的安全，下面从以下几个方面进行危险性分析。 （1）风轮系统(桨叶)危险有害因素分析: 叶片材料的性能指标不符合运行环境温度技术
5、条件要求，在低温环境下易发生叶片断裂事故。 风力发电机组容易遭受强烈的旋风和切变风速的破坏；风速和风向的剧烈变化，不仅使风力发电机组运行不稳定，而且会使机组叶片承受强烈的振动和应力，轻则极大地降低风力发电机组的使用寿命，重则毁坏机器。 大雪和冰冻可能影响叶片和机械部件的正常运行。 接地网设计不合理及接地电阻不合格，风轮叶片和发电机组有可能遭受雷击损坏的可能。 桨叶设计制造不合理，制造工艺质量不良，运行严重振动或易损坏。 风轮和桨叶运行中因材料疲劳问题发生损坏；极端天气造成折桨、断桨事故。 安装过程中未按照厂家技术人员进行组装，安装不合格，发生安全事故。 （2）机械传动系统（齿轮箱）危险有害因素
6、分析: 设备制造不良、设备安装质量差，可发生风电发电机组传动机械损坏或人身伤害事故。 设备使用润滑剂(脂)不符合要求，润滑不良、造成转动设备机械磨损严重。 齿轮箱安装不良，运行中损坏，保护不起作用，油温高、漏油可能引起火灾。 （3）液压系统危险有害因素分析: 液压系统漏油，发现不及时，遇明火或高温可能造成火灾事故。 液压系统失灵可造成发电机组刹车保护失灵、运行失控、飞车等。 （4）偏航系统危险有害因素分析： 偏航系统机械故障、偏航系统失效引起发电效益低或风力发电机运行中晃动损坏发电机组。 偏航系统漏油可能造成火灾。 偏航定位系统失效可能造成电缆纽结、断裂、短路等事故。 偏航系统设计不合理或制造
7、质量不良，遇有极端天气可能导致机舱坠落。 （5）风力发电机控制系统危险有害因素分析： 风机发电机组实行现场、远程监控系统，如果设计不合理、工程施工不规范、控制系统质量不合格、操作人员不按照操作规程进行安全操作等情况下，容易造成控制系统失灵、控制接地系统故障、保护系统失灵、控制系统电源失电故障和压力、温度等测量装置故障等安全生产事故。 5、风电机组对电网的影响分析 正常运行工况对电网的影响： (1) 对电网调峰的影响 由于风力发电存在随机性，风电场功率预测尚未全面展开、风电机组出力基本不具备在线控制功能、还没有配套建设与风电相对应的随机用电负荷的情况下，大规模风电并入电网，电力系统中风电以外的其
8、他电源除需随负荷用电变化进行调节外，还需为适应风电的随机性进行出力调节，即对这些机组的调峰性能提出了更高要求。 (2) 风电场的无功功率的影响 风力的波动引起风机吸收无功的变化时，如风电场容量较大，系统电压水平降低时，无功补偿量下降。此时风电场本身缺乏无功支持，而补偿无功又大大减少，导致风电场对电网的无功净需求反而上升，进一步恶化电压水平，造成电网电压崩溃，风电机组由于自身的低电压保护停机，停机后风电场有功输出减少，需求无功相应减少，系统失去这部分无功负荷又容易导致电压水平偏高。 (3) 风电场对电能质量的有如下影响：电压偏差、电压变动、闪变和谐波。 风速变化、湍流以及风力机尾流效应造成的紊流
9、会引起风电功率的波动和风电机组的频繁启停；风机的杆塔遮蔽效应使风电机组输出功率存在周期性的脉动。风电功率的波动势必会引起电压的变化，主要表现为：电压波动、电压闪变、电压跌落以及周期性电压脉动等。 此外，风电机组中的电力电子控制装置如果设计不当，将会向电网注入谐波电流，引起电压波形发生不可接受的畸变，可能因谐波造成电力设备损坏并可能引发由谐振带来的潜在问题。 发生故障时电网的影响： 风电机组在电网频率偏离下应有一定的运行和控制能力。如果在电网频率偏低时切机，将由于有功功率的缺失造成电网频率进一步下降。在电网频率偏高时风电机组无法高周切机或控制出力甚至停止状态的风机自动并网将进一步恶化电网频率的偏
10、离。在东北吉林电网曾发生类似情况。 二、生产过程中的主要危险因素辨识分析 1、火灾危险性分析 风电场的火灾危险主要潜在于贮存或可燃介质通过的设施或地方，如发电机组绝缘冷却系统失效，发生着火；变压器绕组绝缘损坏、老化、变质引起主绝缘击穿造成短路；变压器套管闪络；铁芯故障发热等引起变压器爆炸着火。电缆密集区域可能因电缆散热或隔热情况不好引起电缆燃烧火灾；对电缆未采取隔离防火、阻燃措施；检修、施工、运行未严格遵守质量标准和规程；对易引起电缆着火的场所没有设置火灾自动报警和灭火装置。在挖掘施工中，疏于现场管理，野蛮施工等使电缆受到外力破坏，由于电缆绝缘损坏造成短路引燃电缆起火。 发电机组的冷却设备失效
11、，不能及时冷却发电机组，造成发电机组过热产生火灾；发电机组的轴承因润滑油不合适，润滑油脂过多或过少，润滑油失效，有异物进入滚道，轴电流电蚀滚道，轴承磨损，轴弯曲、 变形等原因，造成轴承过热从而发生火灾。断路器连接部分接触不良发热、闪弧，使其相间、对地短路，甚至爆炸着火。液压系统漏油，发现不及时，遇明火或高温可能造成火灾事故。配电装置的容量较大，存在短路、接地的危险因素，一旦发生短路、接地故障，虽然有良好的电气保护，如果保护失灵，事故的后果将十分严重，导致发生火灾爆炸事故。 如果风力发电机组处于山林地区，如发生山林火灾将引发风力发电机组及升压站火灾事故。 2、爆炸危险性分析 运行维修期间使用的油
12、漆、汽油、柴油等，气焊、切割用的乙炔钢瓶等属于易燃易爆物品，以上物品由于管理、使用不当，就有发生爆炸的危险性。 气焊、切割用的氧气钢瓶和乙炔钢瓶应使用检验合格且在允许使用期限内的钢瓶，并且钢瓶安全附件。 继保室蓄电池间内的电气设备不防爆、防爆级别选型错误、防爆电器设备损坏、通风不畅等情况下，有发生爆炸可能性。 风电场主变压器及电容补偿装置均为带油设备，变压器及电容补偿装置内部故障时会引起电弧加温，有燃烧和爆炸的可能。 3、电伤害危险性分析 电伤害包括雷电、静电、触电等事故。 这些问题主要表现为： 电气系统产生过电压(包括操作过电压、雷电过电压等)引起电力、电气设备绝缘击穿，发生短路故障，引起人
13、员伤亡。 电气设备缺相运行或机械设备卡住引起电气设备过载，引起绝缘层击穿短路，造成触电事故。 电缆选型，电压等级或截面设计不当或敷设不合理，可造成火灾事故。 人为误操作、违章操作。如带负荷断开隔离刀闸，将会引起两相或三相弧光短路，造成设备事故和人身伤害等事故。 操作人员与带电电气设备的裸露部分安全距离不足，可造成触电或短路弧光烧伤，造成人员伤亡。 事故油池及易燃材料库未设置在直击雷保护范围内，或其建筑物、设备上装设避雷针，未采取防止感应雷和静电的措施。 风力发电机的防雷长时间未进行检测、检修其防雷系统失效，在雷雨季节，风力发电机有受到雷击的危险。 冬季取暖期使用电暖气取暖，在违章操作，安全管理
14、不到位，长时间疲劳工作等情况下，有造成触电等危险事故。 引起电气伤害的部位主要是户内的电气设备以及高压配电设备，有造成触电伤害事故的可能。 4、机械伤害危险性分析 生产场所和修配场等的机械设备外露机械部件没有安全防护罩或安全防护罩不规范，机械设备没有必要的闭锁装置或失灵，机械设备维护不当和操作工人在违章作业时，容易造成机械伤害事故。 当风力发电机组出现超速和过载时，风力发电机组的控制与安全系统不能启动大风脱网控制时，可能发生风电机组飞车事故，导致设备损坏。 5、物体打击危险性分析 如果风力发电机组的轮毂高度为60m，叶轮直径为50m，且处于北方，冬季温度在零下二三十度左右，温度较低，雨雪较多，
15、风力发电机叶轮容易结冰，在运行过程中或紧急制动的情况下冰块下落将造成物体打击伤害，如风力发电机底部有工作人员进行工作或非工作人员经过将造成人员伤亡。 6、高处坠落危险性分析 风力发电机组塔筒一般高于地面60m，工作人员在顶部检修过程中有从风力发电机顶部坠落的可能，工作人员在攀爬风电机过程中如未佩戴安全带或安全带失效将造成工作人员坠落。 7、自然灾害(暴风雨雪、极端风、冰雹等)危险性分析 根据当地自然条件，暴风雨和洪水对本建设项目的影响不会很大，但在雨水季节要注意暴风雨的侵袭，防止电气设备受潮造成事故发生。 暴风雨对风电机组的基础有一定影响，在风机基础施工过程中，要严格按照国家标准规范进行核算，
16、把暴风雨对风电机组影响降低到最小。 风力灾害： 风向、风速具有不确定性、随机性，本身具有不可控不可调的特征，风速的变化会导致风机处理的波动，如果对风电场风力预测达不到工程使用的程度，风机发电机脱网，造成电网电压下降，风机频繁波动和启停对风电机组本身和电网都有较大影响。 当风速达到风力发电机的切出风速时，如风力发电机制动系统损坏将造成风力发电机飞车的危险。 雷暴灾害： 如果风电场场址所在区域为多雷暴区，而风电场处于山区的顶部，风力发电机组遭受雷击的可能性相对较大。风电机组遭受雷击的过程就是带电雷云与风电机组间的放电。在所有雷击放电形式中，雷云对大地的正极性放电或大地对雷云的负极性放电具有较大的电
17、流和较高的能量。 峰值电流的影响，当雷电流流过被击物时，会导致风电机组叶片温度而发生损坏。当雷电流流过叶片还可能产生很大的电磁力，电磁力的作用也有可能使其弯曲甚至断裂。 风电机组遭受雷击的过程中经常发生控制系统或电子器件的损坏。 其他自然危险、有害因素： 特殊气候：如冬、夏温度对润滑油的影响，复杂地形产生的气流会造成偏航力矩导致部件疲劳。 风力机常规测风仪中的风杯如被结成冰球，导致测风数据不准，将影响风力机正常发电；如风标被冻结则将影响风力机主动偏航；叶片表面结冰，也会影响风力机发电量；架空线因“雾凇”结冰，电线负重增加，可能导致断线，影响电力负荷送出。 极端大风可导致风机停机，同时大风夹带的
18、的沙砾不仅会使叶片表面严重磨损，甚至会造成叶面凹凸不平，影响风机出力；另外还会破坏叶片的强度和韧性，影响风机的性能。 风为自然能源，风向、风速具有不确定性、随机性，本身具有不可控不可调的特征，风速的变化会导致风机出力的波动，如果对风电场风力预测达不到工程使用程度，风力发电机脱网，风力机组频繁波动和启停对电网的影响较大。 该地区大雪和冰冻可能影响叶片和机械部件的正常运行，引起机组发生振动，会使机械部件很快疲劳或磨损，严重的会导致风力机故障或飞车；当激振力与某些部件产生共振时，对机组运行会十分危险。 在霜、雪、冰冻等条件下登高检修作业，易发生高处坠落事故；同时，冰雪天极易发生污闪事故以及接地短路故
19、障，绝缘子融雪闪络；冰雪天路面不好(如路面有陷坑、障碍物、冰雪等)施工过程中易发生车辆伤害事故。 8、人的不安全行为危害因素分析 管理缺陷危险性分析： 风电场工程风机分布范围较广，在工程运行期间，未建立健全安全生产责任制、未组织制定本单位安生产规章制度和操作规程、未及时督促和检查本单位的安全生产工作并及时消除生产安全过程中的事故隐患等管理缺陷，均有可能造成安全事故的发生。 行为缺陷危险性分析： 风电场工程运行、检修期间，从业人员个人安全意识薄弱，作业期间进行违章指挥、冒险作业、误操作或未正确使用劳动防护用品等行为缺陷，均会造成安全事故的发生。 三、生产作业场所有害因素辨识分析 1、噪声及振动危
20、害因素分析 该工程噪声主要来自于运行期间的风电机组发电过程中叶轮扰动空气产生的空气动力性噪声和电磁噪声(因电磁作用引起振动产生)。噪声超过约80dB(A)作业人员有可能受到噪声的危害。 振动的部位主要在风电机组，由于机组运行而引起的微弱振动。 2、高温、低温危害因素分析 高温作业人员受环境热负荷的影响，作业能力随温度的升高而明显下降。高温使劳动效率降低，增加操作失误率。 低温作业人员受环境低温影响，操作功能随温度的下降而明显下降。 3、潮湿危害因素分析 办公室、电气配电室等场所，应保持环境与电子设备一定的湿度，不能超过国家标准规范等要求的湿度，防止电子设备因空气湿度过大发生故障，从而造成安全生
21、产事故。 4、采光照明不良危害因素分析 作业场所采光、照明不良，易造成标识不清、人员的跌绊和误操作率增加的现象，特别是应急照明不良，安全出口指示标识不清，在发生事故时，不能正确的为作业人员指明逃生路线和方向，进一步造成事故扩大。 5、电磁辐射危害因素分析 就风力发电机而言，辐射源有发电机、变电站、输电线路三部分。 风电场有高压输变电线路、计算机网络、移动电话、视听设备等，都能产生电磁辐射。 可能产生电磁辐射的场所主要是66kV升压站设备对地面静电感应场强。 6、粉尘、有害物质危险因素分析 风电场的有毒和腐蚀性气体或物质主要是SF6泄漏，造成工作人中毒窒息。如果出于风沙较大的区域，工作人员和风电机组会受到沙尘的危害
