第2章　海上风电场的场区施工及运行安全技术

2.1　风电机组

风电机组是将风能转换为机械功，机械功带动转子旋转，最终输出交流电的电力设备。海上风电场如图2.1所示。

2.1.1　类型和技术特性

1.风力发电机类型

目前国内以采用“水平轴式上风向轴流式风轮，采用直驱型或双馈式异步发电机”为主要型式。双馈式与直驱式是变速恒频风力发电机的两种主要机型，两者各有优势并相互竞争，同时它们在技术上也相互促进。

（1）双馈式异步风力发电机采用风轮可变速变桨运行，传动系统采用齿轮箱增速和双馈式异步发电机并网。

（2）直驱式同步风力发电机，采用风轮与发电机直接耦合的传动方式，无齿轮箱，发电机多采用多极同步电机，通过全功率变频装置并网。

2.技术特性

（1）双馈式异步风力发电机优点。双馈式异步风力发电机是一种绕线式感应发电机，双馈式异步发电机的定子绕组直接与电网相连，转子绕组通过变频器与电网连接，转子绕组电源的频率、电压、幅值和相位按运行要求由变频器自动调节，风电机组可以在不同的转速下实现恒频发电，满足用电负载和并网的要求。

1）能控制无功功率，并通过独立控制转子励磁电流解耦有功功率和无功功率控制。

2）无需从电网励磁，可从转子电路中励磁。

3）产生无功功率，并可以通过电网侧变流器传送给定子。

（2）直驱式同步风力发电机优点。直驱式同步风力发电机是一种由风力直接驱动发电机，亦称无齿轮风力发电机，这种发电机采用多极电机与叶轮直接连接进行驱动的方式，免去齿轮箱这一传统部件。

1）发电效率高：直驱式同步风力发电机没有齿轮箱，减少了传动损耗，提高了发电效率，尤其是在低风速环境下，效果更加显著。

2）可靠性高：齿轮箱是风电机组运行出现故障频率较高的部件，直驱技术省去了齿轮箱及其附件，简化了传动结构，提高了风电机组的可靠性。同时，风电机组在低转速下运行，旋转部件较少，可靠性更高。

3）运行及维护成本低：采用无齿轮直驱技术可减少风电机组零部件数量，避免齿轮箱油的定期更换，降低了运行维护成本。

4）电网接入性能优异：直驱或同步风力发电机的低电压穿越使电网并网点电压跌落时，风电机组能够在一定电压跌落的范围内不间断并网运行，从而维持电网的稳定运行。

2.1.2　标准依据

风电机组施工及运行必须遵照的相关标准及规范见表2.1。

2.1.3　施工安全技术

1.入场安全告知

（1）项目安全管理主要是通过建立相关制度，并对项目全员进行培训来提升安全意识，然后在不断的实际工作中完善制度。

（2）组织项目安全生产会议，分析安全生产工作，开展安全活动。

（3）组织制订、落实伤亡事故应急救援预案；及时、如实上报事故情况，参加本项目工伤事故、未遂事故的调查、分析；按照“四不放过”原则开展事故预防措施的落实工作。

（4）人员资质和相关设备检验合格进行审查。

（5）海上救援、码头突发事故应急预案演练。

（6）除公司强制要求配备的冬季劳动防护用品以外，现场工作人员还应该根据自身需要及所处的海洋环境配备个人保暖用品，预防人员冻伤。

（7）现场作业人员，须了解所处现场相关海洋知识，如涨潮，退潮时间，机位所处水深，船舶吃水深度，正确协助和配合船长，根据实际情况开展海上作业，避免人员被困、船只搁浅等状况发生。

（8）进入现场人员，须保管好个人安全装备，并对个人安全装备定时，定期进行检查，并形成记录，若发现个人安全装备损坏，应及时更换，报备。

2.风电机组吊装

（1）风电机组安装作业人员，须具备相应工作证件：登高证，电工证，“海上四小证”；吊车指挥人员应具备：指挥证书等相关证件。

（2）吊装前吊装人员必须检查安装船上起重设备的各零部件，正确选择使用吊具。吊车在使用前必须先预热，试车，测试液压系统、灯光及警报系统是否正常；如有问题应及时修理，勿带隐患工作。起吊前应认真起重设备，并形成记录文件，以备核查。

（3）现场开始安装作业前须了解环境安全因素，如天气、浪涌、风速等相关影响安装作业的必要因素，做好相应的应急预案。

（4）施工现场所有人员须正确穿戴个人安全装备，如救生衣、安全帽、安全鞋等，施工现场必须有专业安全员在场，全程监督、管控，确保安全生产。

（5）吊装现场必须设专人指挥，甲板面吊装作业时，吊装人员须穿戴救生衣，防止吊装人员落水。指挥人员必须有安装工作经验，严格执行规范的指挥手势和信号，遵守“十不吊”原则。通信设备准确约定频道，避免串频误指挥。起重机械操作人员在吊装过程中负有重要责任。吊装前，吊装指挥人员和起重机械操作人员要共同制定吊装方案。吊装指挥人员应向起重机械操作人员交代清楚工作任务。

（6）参加风电机组吊装的全体人员，必须严格遵守电力工程施工安全规程要求，熟悉并严格执行本工种的安全操作规程，按照风电机组吊装施工工艺的要求，精心操作。

（7）遇有大雾、雷雨天、照明不足，指挥人员看不清各工作地点，或起重机械操作人员看不见指挥人员时，不得进行起重工作。

（8）针对坐滩船作业时，吊装负责人要及时掌握潮汐动态，对潮汐动态准确预判，禁止浮船情况下吊装设备，避免船体晃动较大造成吊车倾倒事故。

（9）吊装施工时间要尽量安排在风速不大的季节进行。塔筒安装前，应对气象条件和安装时间作出粗略估计，以确保整个安装过程中吊装塔筒下段时风速不大于10m/s，吊装塔筒上段、机舱时风速不大于10m/s，吊装塔筒轮毂和叶片时风速不大于8m/s。

（10）在起吊过程中，不得调整吊具，不得在吊臂工作范围内停留。塔上协助安装指挥及工作人员不得将头和手伸出塔筒之外。

（11）所有吊具调整应在地面进行。在吊绳被拉紧时，不得用手接触起吊部位，以免碰伤。

（12）不同设备吊装作业时，要确保安全起吊，机舱、桨叶、风轮风速不超过风电机组设备安装技术相关标准的规定。

（13）起吊塔筒吊具必须齐全。起吊点要保持塔筒直立后下端处于水平位置。应有导向绳导向。

（14）起吊机舱时，起吊点应确保无误。在吊装中必须保证有一名工程技术人员在塔筒平台协助指挥吊车司机起吊。起吊机舱必须配备对讲机，系好导向绳。

（15）起吊桨叶必须保证有足够高的起吊设备。应有两根导向绳，导向绳长度和强度应满足相关标准要求。应用专用吊具，加护板。工作现场必须配备对讲机。由于海上作业空间局限性需保证吊装船甲板上有足够人员拉紧导向绳，严禁将缆风绳缠绕在系缆桩或者固定结构部位，容易造成缆风绳绷断，吊物失控，发生撞击剐蹭。

（16）要注意风轮的三只叶片必须在同一天内完成组装。风轮吊装时要求三只叶片叶尖揽风绳索连接牢靠。

（17）如果现场塔筒、机舱、轮毂、发电机、叶片任何一个大部件不齐全或不齐套，要求只吊装到第二段塔筒（针对3段或4段塔筒），并且要求对塔筒顶部和塔筒内电控柜做好防雨防护措施；如果项目现场风电机组大部件齐全成套，三段塔筒和机舱组合体必须在同一天内完成安装。

（18）海上风电机组安装，盐雾、水气较重，设备、吊具等禁止在无防护状态下存放。

（19）高处作业人员要系好安全带，地面作业人员要戴安全帽。高处作业人员所使用工具需具备防坠落措施，不得空中传递工器具。

（20）设备吊装时必须再次确认吊具安装正确，使用规范。

（21）海上盐雾腐蚀较严重，吊索具需防护到位，吊带禁止暴晒、沾水等，吊装完成后要检查吊索具是否完好，如发现吊索具出现问题需立即派厂家或专业机构进行鉴定，鉴定无安全隐患后方可使用，否则做报废处理。

（22）海上风电机组安装时，人员进入甲板面，需穿戴个人全套安全设备，包括安全帽、救生衣、安全鞋等。

3.风电机组场内外运输

（1）海上风电机组安装现场对海域地形、机位标高、海域天气等影响船舶行驶安全的因素进行准确摸排，对于潮间带风电机组吊装船需要针对地形及潮汐规律选择合适的季节进入，避免吊装船搁浅或吊装完成后无法驶出等情况。

（2）在运输的过程中，要对沿途路况进行勘察，了解路、桥、涵洞等的承重与宽度，必要时请交通部门进行协助通过，海上运输船运输过程需要对设备进行可靠固定，禁止将陆上使用的运输工装未做任何改善就使用在海上运输船上，并对伸出运输船的设备（叶片等）标记明显的防碰撞标识。

（3）人员从陆地到达海上作业时，需在安全可靠的码头登船，人员转移过程中需要穿戴救生衣，风速大于安全行驶风速时禁止出海作业，人员从运输船到达吊装船过程要禁止站在两船之间及附近区域，待船停稳后方可从运输船登吊装船，禁止在船上蹦跳，人员出船舱时需两人同行，禁止单独出舱。

（4）对道路运输驾驶人员要求做到“八不”，即不超载超限、不超速行车、不强行超车、不开带病车、不开情绪车、不开急躁车、不开冒险车、不酒后开车。保证精力充沛，谨慎驾驶，严格遵守道路交通规则和交通运输法规。

（5）大部件海运时，甲板面需焊接相应锚点，确保运输船舶在海里可以承受浪涌冲击，保证社保安全；大部件防雨措施，需安装相应包装要求，保证设备内部不被雨水，海水侵袭。

（6）运输船舶，针对大部件，如叶片伸出，船体部位需做好相应防护，避免行船时发生剐蹭，运输船舶与相关安装船应保持足够安全距离，避免浪涌拍打，损伤设备。

（7）设备运输至安装船舶，进行转移时，应保证运输船舶的稳定性，及时使用船锚稳定船舶。

2.1.4　运行安全技术

1.风电机组运行

（1）风电机组运行期间，安全装置、控制装置均正常投入，无失效、短接及退出现象。

（2）手动启动风电机组前，风轮上应无覆冰、积雪现象；风电机组内发生冰冻情况时，禁止使用自动升降机等辅助爬升设备；停运叶片结冰的风电机组，应采用远程停机方式。

（3）风电机组正常启、停操作应采取风电机组底部就地操作或远程操作。机舱内启、停操作仅限于调试、维护和故障处理。

（4）有人员在机舱内、塔架平台或塔架爬梯上时，禁止将风电机组启动并网运行。

（5）海上风电机组停止运行7天以上时，在投运前应检查绝缘，合格后才能启动运行否则应对风电机组内部及柜体进行除湿，烘烤达到相应标准后方可启动。

（6）风电机组运行期间严禁人员攀爬，使用提升机、电梯。

（7）风电机组长期退出运行时，应在风电机组周边、内部做好安全警示措施和防潮措施，并定期进行巡检。必要时对可能发生凝露、锈蚀的设备进行保养维护。

（8）风电机组的巡视应遵照《风力发电场安全规程》相关规定进行定期巡视、登机巡视、特殊巡视。当风电机组非正常运行、大修后或新设备投入运行时，需要增加该部分设备的巡视检查内容和次数。

2.风电机组检修

（1）风电机组检修作业时，必须保持通信畅通，随时保持各作业点、监控中心之间的联络。

（2）风电机组检修作业时，人员从船舶登靠风电机组时，人员穿戴好PPE等安全装备，待船舶停靠系泊稳定后，船长下达转移命令后开始转运过程，上下高度较大时，使用爬梯进行人员转移，人员面朝爬梯，上下不得负重，远离系缆桩位置。

（3）风电机组检修作业使用的临时照明、手持照明，应使用电压不大于24V的安全行灯变压器。

（4）风电机组检修作业使用的手持式电动工具应使用Ⅱ类或Ⅲ类电动工具。

（5）检修和维护时使用的吊篮，应符合《高处作业吊篮》（GB 19155—2003）相关标准技术要求。工作温度低于零下20℃时禁止使用吊篮，当工作处阵风风速大于8m/s时，不得在吊篮上工作。

（6）出机舱工作必须系安全带，系两根安全绳；在机舱顶部作业时，应站在防滑表面。安全绳应挂在安全绳定位点或牢固构件上。

（7）风速超过12m/s时，不得打开机舱盖（含天窗）；风速超过14m/s时，应关闭机舱盖。风速超过12m/s，不得在轮毂内工作，风速超过18m/s时，不得在机舱内工作。

（8）测量网侧电压和相序时必须佩戴绝缘手套，并站在干燥的绝缘台或绝缘垫上；风电机组启动并网前，应确保电气柜柜门关闭，外壳可靠接地。检查和更换电容器前，应将电容器充分放电。

（9）检修液压系统时，应先将液压系统泄压，拆卸液压站部件时，应带防护手套和护目眼镜；拆除制动装置应先切断液压、机械与电气连接，安装制动装置应最后连接液压、机械与电气装置。

（10）清理润滑油脂必须戴防护手套；打开齿轮箱盖及液压站油箱时，应防止吸入热蒸汽；进行清理滑环、更换碳刷、维修打磨叶片等粉尘环境的作业时，应佩戴防毒防尘面具。

（11）进入轮毂或在风轮工作，应首先将风轮可靠锁定，不得在高于风电机组规定的最高允许风速时锁定风轮；进入变桨距机组轮毂内工作，还必须将变桨机构可靠锁定。

（12）拆除能够造成叶轮失去制动的部件前，应首先锁定风轮；拆除制动装置应先切断液压、机械与电气连接。

（13）严禁在风轮转动的情况下插入锁定销，禁止锁定销未完全退出插孔前松开制动器。

（14）使用弹簧阻尼偏航系统卡钳固定螺栓扭矩和功率消耗应每半年检查一次。采用滑动轴承的偏航系统固定螺栓力矩值应每半年检查一次。

（15）风电机组内的螺栓，均应按规定的方式和力矩值进行紧固，并进行抽检。

（16）风电机组高速轴和刹车系统防护罩未就位时，禁止启动风电机组。

（17）进入轮毂或在风轮工作，宜按照受限空间作业的安全管理要求做好相应安全措施，并与作业监管人保持沟通。

（18）风电机组检修工作完毕后，应清点检修前所携带的工具和物料，及时清理现场的油污、零件包装、抹布等废弃物。在锁闭塔筒门之前，应清点工作人员，防止人员被锁在塔筒内。

（19）人员从风电机组转运至交通船时，应确保船舶停靠起伏满足人员转移，并听从船长、水手指挥，依次、有序地转移至交通船。

（20）乘船期间，听从船上作业人员指挥，严禁出舱，若要离开需告知负责人，并有人陪同。

3.事故及异常处理

坚持“以人为本，安全第一”的原则。应急救援工作要始终把保障现场作业人员的生命，安全和身体健康放在首位，切实加强应急救援人员的安全防护，最大限度地减少高空坠落事故造成的人员伤亡和危害。

（1）机舱发生火灾，尚未危及人身安全时，应立即停机并切断电源，迅速采取灭火措施，防止火势蔓延。发生火灾时，禁止通过升降装置撤离，应首先考虑从塔筒内爬梯撤离。当爬梯无法使用时方可利用逃生装置从机舱外部进行撤离。

（2）风电机组发生飞车或失控时，工作人员应立即从风电机组上风方向撤离现场，并尽快远离风电机组。

（3）突遇雷雨等恶劣天气时，工作人员应及时撤离风电机组；来不及撤离时，可双脚并拢站在塔筒平台上，不得碰触任何金属物体。

（4）发现塔筒螺栓断裂或塔架本体出现裂纹时，应立即将风电机组停运。

（5）遇到突发性台风，工作人员在得到通知台风即将登陆后，应及时撤离风电机组，并进入特别紧急防风状态，停止现场所有风场作业。具体包括：

1）工作人员应尽可能待在防风安全的地方，应急救援组随时准备启动抢险应急方案。

2）当台风中心经过后风力会减小或静止一段时间时，切记强风将可能再次突然吹袭，应继续留在安全处避风。

（6）发现变桨轴承断裂，应立即停止风电机组运行，并将风电机组偏航至与主风向夹角90°位置，尽快出具相应的检修、更换方案，并快速执行，避免增加损失。