海上风电风险诱因及事故实例分析（下）

英国雷击导致海上风电场脱网事故

1、事故介绍

英国当地时间2019年8月9号下午发生了自2003年以来最严重的一次大面积停电事故，导致包括伦敦在内的大半个英国地区陷入瘫痪，超过100万人无电可用。经查明，输电线路遭到雷击引发Hornsea One 海上风电场以及一座天然气发电厂发生故障并脱网，进而导致大面积停电。事故的主要责任方之一是Hornsea One的投资商沃旭集团，在事故发生后收到了一张超级罚单——罚款450万英镑（合计4100万人民币）。

图4 Hornsea One 海上风电场区位图

2、 事故分析与反思

事故当天，Hornsea One海上风电场和Little Barford燃气电场先后遭到雷击，并且几乎同时脱网。一般情况下，发电机不会由于雷击原因而停发，因此这种情况非常罕见。遭到雷击后，整个风场立刻从799MW负荷降到62MW。风场模块2和模块3总计737MW的容量全部切出，只有模块1区域继续以50MW的容量运行。

风电场方面确认，风场电压在发生雷击时出现波动，最初系统自身试图适应和解决故障，但很快故障波及全场，安全保护系统被触发。Little Barford燃气电站在遭到雷击后也和电网脱离，导致和风场合计的容量减少了1378MW。

海上发生雷电天气不可避免，海上风电机组一般处于潮间带和潮下带滩涂风电场，风电机组的塔筒一般高约80至100m，叶片的长度也达到50至60m，由于海上环境的特殊性，风电机组遭雷击的概率大大提高。因此进行防雷措施显得十分必要，目前防雷措施主要包括以下几方面：

风机叶片防雷

叶片作为风力发电机组上暴露程度最高的部件，承受了约占风机雷击概率的15%~20%，尤其以叶尖受损居多，严重的雷击甚至导致多处接闪器被击毁，其维修费用造价大，停机时间长，给风电场的经济财产造成巨大损失。因此需要在叶尖处铺贴防雷金属网，扩大接闪范围，可提升防护能力。叶片首先要从选材做起，选择既符合所要求的强度，又能减少由旋转摩擦而引起的摩擦电荷，然后要在叶片顶端和叶片内部安装导电材料，一旦遭雷击能起到避雷针的效果，尽量泄放雷电流的能量，减少叶片损失。

图5 材料选择是叶片防雷设计的重要手段之一

机舱防雷

机舱内的各种部件通过连接螺栓可靠的连接到机舱底座的金属支撑架上，在机舱内不与底盘连接的所有部件都进行专门接地。机舱内轴承防雷的主要途径是在轴承前端产生一条与其并行的低阻通道，对于沿轴传来的雷电流实施旁路分流，使雷电流尽可能少地流过轴承。

过电压保护

风电机组中雷电电涌过电压防护的基本措施之一，主要是在机组中设置电涌保护器。按保护功能可分为电源电涌保护器和信号电涌保护器，分别设置在电力（供电）线路和信号（通信）线路上，用于防止雷电电涌过电压沿线路侵害所端接的电气和电子设备。此外，还有屏蔽措施和等电连接也在风电机组的防雷保护中起到重要作用。

防腐蚀保护

由于海上湿气较大，盐雾情况比较严重，目前根据各个风电机组整机制造商所公布的海上风电运行情况，风电机组的防雷系统部分装置较易发生腐蚀，与海上风电机组20年的寿命期差距较大。因此，风电机组的防雷系统应重视防腐处理，重点针对叶片根部、齿轮箱、主轴刹车盘滑动点处等设置防雷环。并应采用导电纳米防腐材料或者金属涂液，在不影响防雷装置的导电性的前提下，通过处理后与湿气和盐雾隔绝。控制措施分析

1、加强基础防护措施的落实

完善基础防护措施，对于海上风电项目在建、运行中的安全稳定性保障意义重大。建设单位应从防雷装置的安装，防水作业实施，设备及线路的防潮处理，以及安全防护管理方面进行落实。最大化地降低因防护措施实施不到位，自然环境气候变化，造成的安全事故以及风险现象，确保海上风电项目的稳定发展。

2、完善设备验收及保险制度

当前我国保险业的发展较为迅猛，其中在海上风电项目建设中的设备保险拓展方面，也获得了较多的实践机会。从安全、风险控制的角度进行分析，完善设备验收及保险制度，是海上风电项目发展中的主要风险控制措施之一。例如，关于设备验收，应从出厂验收，运输固定验收，以及现场验收三个环节进行落实，避免因设备出厂质量不合格，运输损伤造成的设备基础质量不合格，引起的安全风险事故。另外，保险制度的实施，应由运输单位或厂方进行设备投保，通过购买保险的方式进行设备保险控制，以此降低设备风险，同时达到提升设备应用质量，提升海上风电项目安全管理的目的。

3、提升运维人员的综合技能，落实技术监管

首先，从海上风电项目的运维现状及施工技术实施现状方面考量，提升运维人员综合技能，落实技术监管则为项目发展中风险控制的主要措施。例如，关于运维人员的综合技能提升，海上风电企业可通过对外招聘的形式，以及临时聘用的形式，进行相关专业人才的聘用，以此确保项目的正常建设、施工、应用。其次，从长远的角度进行考量，企业还应从加强现有人员的技能培训、技能考核、理论测试等方面进行落实，以此确保相关运维技术实施中的准确性和合格性。再次，关于技术监管作业的实施，海上风电项目可通过聘用第三方工程监理机构的方式，进行项目施工中的技术监管，以此合理地提升工程施工发展中的技术应用效果，同时减少因技术实施不到位，造成的后期设备故障现象以及安全事故现象，最终达到提升海上风电项目风险管理质量的目的。

4、完善环保处理措施

现代社会的发展离不开各类能源的应用，同时也离不开生态系统的支持。因此从生态平衡的角度，以及可持续发展的角度进行分析，海上风电项目在建设运行发展中，完善其环保处理措施，是项目发展中的主要风险控制措施之一。例如，在项目立项选址时，应注重远离鸟类固定生活区域，规避后期可能出现的环保风险。其次在项目设计中，应严格落实环保处理系统的设计，确保相关污水的排放，符合环保要求，减少排放造成的浮游生物死亡等不良现象。此外，关于固体废弃物的处理，企业可通过集中回收、集中环保化处理、集中填埋或回收利用的方式进行处理，以此避免因固体废弃物违规丢弃，造成的区域海水污染，以及区域海洋生态系统破坏的现象。

结语

从2005年开始，我国风电行业进入快速发展期，在快速发展的同时，机组的质量和安全存在诸多隐患。因此，在大力发展海上风电的同时，应树立安全管理理念，提升风险控制技术水平，加强安全保障建设，推动我国海上风电建设稳步发展。