英國雷擊導致海上風(fēng)電場(chǎng)脫網(wǎng)事故

1、事故介紹

英國當地時(shí)間2019年8月9號下午發(fā)生了自2003年以來(lái)最嚴重的一次大面積停電事故，導致包括倫敦在內的大半個(gè)英國地區陷入癱瘓，超過(guò)100萬(wàn)人無(wú)電可用。經(jīng)查明，輸電線(xiàn)路遭到雷擊引發(fā)Hornsea One 海上風(fēng)電場(chǎng)以及一座天然氣發(fā)電廠(chǎng)發(fā)生故障并脫網(wǎng)，進(jìn)而導致大面積停電。事故的主要責任方之一是Hornsea One的投資商沃旭集團，在事故發(fā)生后收到了一張超級罰單——罰款450萬(wàn)英鎊（合計4100萬(wàn)人民幣）。

圖4 Hornsea One 海上風(fēng)電場(chǎng)區位圖

2、 事故分析與反思

事故當天，Hornsea One海上風(fēng)電場(chǎng)和Little Barford燃氣電場(chǎng)先后遭到雷擊，并且幾乎同時(shí)脫網(wǎng)。一般情況下，發(fā)電機不會(huì )由于雷擊原因而停發(fā)，因此這種情況非常罕見(jiàn)。遭到雷擊后，整個(gè)風(fēng)場(chǎng)立刻從799MW負荷降到62MW。風(fēng)場(chǎng)模塊2和模塊3總計737MW的容量全部切出，只有模塊1區域繼續以50MW的容量運行。

風(fēng)電場(chǎng)方面確認，風(fēng)場(chǎng)電壓在發(fā)生雷擊時(shí)出現波動(dòng)，最初系統自身試圖適應和解決故障，但很快故障波及全場(chǎng)，安全保護系統被觸發(fā)。Little Barford燃氣電站在遭到雷擊后也和電網(wǎng)脫離，導致和風(fēng)場(chǎng)合計的容量減少了1378MW。

海上發(fā)生雷電天氣不可避免，海上風(fēng)電機組一般處于潮間帶和潮下帶灘涂風(fēng)電場(chǎng)，風(fēng)電機組的塔筒一般高約80至100m，葉片的長(cháng)度也達到50至60m，由于海上環(huán)境的特殊性，風(fēng)電機組遭雷擊的概率大大提高。因此進(jìn)行防雷措施顯得十分必要，目前防雷措施主要包括以下幾方面：

風(fēng)機葉片防雷

葉片作為風(fēng)力發(fā)電機組上暴露程度最高的部件，承受了約占風(fēng)機雷擊概率的15%~20%，尤其以葉尖受損居多，嚴重的雷擊甚至導致多處接閃器被擊毀，其維修費用造價(jià)大，停機時(shí)間長(cháng)，給風(fēng)電場(chǎng)的經(jīng)濟財產(chǎn)造成巨大損失。因此需要在葉尖處鋪貼防雷金屬網(wǎng)，擴大接閃范圍，可提升防護能力。葉片首先要從選材做起，選擇既符合所要求的強度，又能減少由旋轉摩擦而引起的摩擦電荷，然后要在葉片頂端和葉片內部安裝導電材料，一旦遭雷擊能起到避雷針的效果，盡量泄放雷電流的能量，減少葉片損失。

圖5 材料選擇是葉片防雷設計的重要手段之一

機艙防雷

機艙內的各種部件通過(guò)連接螺栓可靠的連接到機艙底座的金屬支撐架上，在機艙內不與底盤(pán)連接的所有部件都進(jìn)行專(zhuān)門(mén)接地。機艙內軸承防雷的主要途徑是在軸承前端產(chǎn)生一條與其并行的低阻通道，對于沿軸傳來(lái)的雷電流實(shí)施旁路分流，使雷電流盡可能少地流過(guò)軸承。

過(guò)電壓保護

風(fēng)電機組中雷電電涌過(guò)電壓防護的基本措施之一，主要是在機組中設置電涌保護器。按保護功能可分為電源電涌保護器和信號電涌保護器，分別設置在電力（供電）線(xiàn)路和信號（通信）線(xiàn)路上，用于防止雷電電涌過(guò)電壓沿線(xiàn)路侵害所端接的電氣和電子設備。此外，還有屏蔽措施和等電連接也在風(fēng)電機組的防雷保護中起到重要作用。

防腐蝕保護

由于海上濕氣較大，鹽霧情況比較嚴重，目前根據各個(gè)風(fēng)電機組整機制造商所公布的海上風(fēng)電運行情況，風(fēng)電機組的防雷系統部分裝置較易發(fā)生腐蝕，與海上風(fēng)電機組20年的壽命期差距較大。因此，風(fēng)電機組的防雷系統應重視防腐處理，重點(diǎn)針對葉片根部、齒輪箱、主軸剎車(chē)盤(pán)滑動(dòng)點(diǎn)處等設置防雷環(huán)。并應采用導電納米防腐材料或者金屬涂液，在不影響防雷裝置的導電性的前提下，通過(guò)處理后與濕氣和鹽霧隔絕。控制措施分析

1、加強基礎防護措施的落實(shí)

完善基礎防護措施，對于海上風(fēng)電項目在建、運行中的安全穩定性保障意義重大。建設單位應從防雷裝置的安裝，防水作業(yè)實(shí)施，設備及線(xiàn)路的防潮處理，以及安全防護管理方面進(jìn)行落實(shí)。最大化地降低因防護措施實(shí)施不到位，自然環(huán)境氣候變化，造成的安全事故以及風(fēng)險現象，確保海上風(fēng)電項目的穩定發(fā)展。

2、完善設備驗收及保險制度

當前我國保險業(yè)的發(fā)展較為迅猛，其中在海上風(fēng)電項目建設中的設備保險拓展方面，也獲得了較多的實(shí)踐機會(huì )。從安全、風(fēng)險控制的角度進(jìn)行分析，完善設備驗收及保險制度，是海上風(fēng)電項目發(fā)展中的主要風(fēng)險控制措施之一。例如，關(guān)于設備驗收，應從出廠(chǎng)驗收，運輸固定驗收，以及現場(chǎng)驗收三個(gè)環(huán)節進(jìn)行落實(shí)，避免因設備出廠(chǎng)質(zhì)量不合格，運輸損傷造成的設備基礎質(zhì)量不合格，引起的安全風(fēng)險事故。另外，保險制度的實(shí)施，應由運輸單位或廠(chǎng)方進(jìn)行設備投保，通過(guò)購買(mǎi)保險的方式進(jìn)行設備保險控制，以此降低設備風(fēng)險，同時(shí)達到提升設備應用質(zhì)量，提升海上風(fēng)電項目安全管理的目的。

3、提升運維人員的綜合技能，落實(shí)技術(shù)監管

首先，從海上風(fēng)電項目的運維現狀及施工技術(shù)實(shí)施現狀方面考量，提升運維人員綜合技能，落實(shí)技術(shù)監管則為項目發(fā)展中風(fēng)險控制的主要措施。例如，關(guān)于運維人員的綜合技能提升，海上風(fēng)電企業(yè)可通過(guò)對外招聘的形式，以及臨時(shí)聘用的形式，進(jìn)行相關(guān)專(zhuān)業(yè)人才的聘用，以此確保項目的正常建設、施工、應用。其次，從長(cháng)遠的角度進(jìn)行考量，企業(yè)還應從加強現有人員的技能培訓、技能考核、理論測試等方面進(jìn)行落實(shí)，以此確保相關(guān)運維技術(shù)實(shí)施中的準確性和合格性。再次，關(guān)于技術(shù)監管作業(yè)的實(shí)施，海上風(fēng)電項目可通過(guò)聘用第三方工程監理機構的方式，進(jìn)行項目施工中的技術(shù)監管，以此合理地提升工程施工發(fā)展中的技術(shù)應用效果，同時(shí)減少因技術(shù)實(shí)施不到位，造成的后期設備故障現象以及安全事故現象，最終達到提升海上風(fēng)電項目風(fēng)險管理質(zhì)量的目的。

4、完善環(huán)保處理措施

現代社會(huì )的發(fā)展離不開(kāi)各類(lèi)能源的應用，同時(shí)也離不開(kāi)生態(tài)系統的支持。因此從生態(tài)平衡的角度，以及可持續發(fā)展的角度進(jìn)行分析，海上風(fēng)電項目在建設運行發(fā)展中，完善其環(huán)保處理措施，是項目發(fā)展中的主要風(fēng)險控制措施之一。例如，在項目立項選址時(shí)，應注重遠離鳥(niǎo)類(lèi)固定生活區域，規避后期可能出現的環(huán)保風(fēng)險。其次在項目設計中，應嚴格落實(shí)環(huán)保處理系統的設計，確保相關(guān)污水的排放，符合環(huán)保要求，減少排放造成的浮游生物死亡等不良現象。此外，關(guān)于固體廢棄物的處理，企業(yè)可通過(guò)集中回收、集中環(huán)?；幚?、集中填埋或回收利用的方式進(jìn)行處理，以此避免因固體廢棄物違規丟棄，造成的區域海水污染，以及區域海洋生態(tài)系統破壞的現象。

結語(yǔ)

從2005年開(kāi)始，我國風(fēng)電行業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展期，在快速發(fā)展的同時(shí)，機組的質(zhì)量和安全存在諸多隱患。因此，在大力發(fā)展海上風(fēng)電的同時(shí)，應樹(shù)立安全管理理念，提升風(fēng)險控制技術(shù)水平，加強安全保障建設，推動(dòng)我國海上風(fēng)電建設穩步發(fā)展。