48 内蒙古电力技术 INNER．MONGOLIA ELECTRIC POWER． 2010年第28卷第4期 安全预评价在风力发电建设项目中的应用分析 Application Analysis of Safety Pre-appraisal in Wind Power Generation Projects 张长敏 (内蒙古电力科学研究院，内蒙古 呼和浩特010020) 『摘要1基于风力发电在内蒙古自治区快速发展的现状，根据目前国内安全评价技术的发 展情况，结合内蒙古自治区风电场的自然条件和区域特点。从风电场场址选择、总体布置、建 (构)筑物、机组选型、集电线路、电气设备、施工过程等方面分析了安全预评价在内蒙古风力 发电建设项目应用中应注意的问题．为开展风力发电新建项目安全预评价 加强风力发电新 建、改建、扩建项目的全过程安全管理提供参考。 『关键词1安全预评价；风力发电；风电场选址；风电机组选型；集电线路；电气设备 『文献标志码1 C 『文章编号1 1008—6218(2010)04—0048—04 随着我国可持续发展能源战略的实施．能源结 构不断调整．风力发电作为绿色再生能源在内蒙古 自治区得到了快速的发展．风力发电安全评价技术 也随之得到广泛的推广应用 根据风力发电建设项 目实施阶段的不同．风力发电安全评价分为安全预 评价、并网安全评价和安全设施竣工验收评价。 风力发电安全预评价是在风力发电建设项目可 行性研究阶段．根据项目可行性研究报告等基础资 料，辨析建设项目潜在的危险、有害因素，确定其与 安全生产法律法规、规章、标准、规范的符合性，预测 发生事故的可能性及其严重程度，提出科学、合理、 可行的安全对策措施建议，并做出安全评价结论。 1 风力发电安全预评价的发展 1．1 法律依据 《中华人民共和国安全生产法》第二十四条规 定：“生产经营单位新建、改建、扩建工程项目的安全 设施．必须与主体工程同时设计、同时施工、同时投 入生产和使用 安全设施投资应当纳入建设项目概 算”。此规定明确了生产经营单位新建、改建、扩建项 目必须落实安全设施“三同时”工作 国家发展改革 委员会、国家安全生产监督管理总局发改投资 『200311346号《关于加强建设项目安全设施“三同 时”工作的通知》。内蒙古自治区安全生产监督管理 局内安监执法字[20091116号《关于加强风电建设项 目“三同时”监管工作的通知》，为实施风电建设项目 “三同时”工作．更好地进行建设项目安全预评价、竣 工验收评价有了可遵循的法规依据 1．2 发展状况 2007-2008．风力发电安全设施“三同时”工作 处于发展初期．多数风力发电企业在项目建设中关 注的重点是商业运行电价的落实、并网安全评价的 开展．对执行建设项目安全设施“三同时”工作认识 不到位．导致安全预评价、安全设施竣工验收评价工 作严重滞后 2008—12．国家安全生产监督管理总局 召开风电专题会议．规范对风电建设项目“三同时” 的监管工作 2009年起．风力发电建设项目安全设 施“三同时”工作开始步人规范化运作阶段。 2 内蒙古自治区风电场的特点 2．1 气候特点 内蒙古自治区位于蒙古高原，属大陆性季风气 【收稿日期]2010—06—24 [作者简介】张长敏(1965一)，女，河南省人，硕士，高级工程师，从事电力企业安全性评价工作。 2010年第28卷第4期 内蒙古电力技术 49 一⋯ ～ 一⋯ — — — _ ——==== === == ==== =—= =—= == = ======== ======== = == = = ： = ： 候 由于受西伯利亚、贝加尔湖和温都尔汗等强冷空 气的影响．具有冬季漫长寒冷、春季干旱多风、夏季 短促温热、秋季凉爽，昼夜温差大，降雨量少，无霜期 短等气候特点。常受到强大的冷高压影响，是冷空气 南下的主要通道．风能资源十分丰富；但年平均气温 低。低温期、结冰期长，气候干燥，近些年气候变化异 常．沙尘暴和雷电逐渐增多：对风电场产生不利影 响。 2．2 环境特点 (1)风电场多建在荒漠草原，场内建筑物及树 木稀少，不易产生紊流，破坏性风速极少；周边无自 然保护区、风景区、历史文物古迹、军事设施等；场址 不受放射性物质影响．不是自然疫源区、地方病流行 区：距离城市较远，不会对飞机起落、电台通信、雷达 导航等产生影响：场址周围无居民区，无大中型工矿 企业．无鸟类聚集的湿地；无噪声敏感设施；风电场 对周围环境、居民、鸟类无不利影响。 (2)由于风电场地处偏远，地域跨度较大，地形 地貌和工程地质条件各不相同．道路交通不便。 (3)风电场区大多无河流水系．站址不受河沟 洪水的影响，但存在建(构)筑物基础受雨季和暴雨 时强降雨的冲刷影响 场内地下水水位埋深相对较 深．地下水对工程产生的影响较小。由于风电场用水 多取自场内打深井．日出水量有限，因此施工高峰期 生产、生活、消防用水紧张。 (4)内蒙古自治区部分地区属地震带。根据《我 国主要城镇抗震设防烈度、设计基本地震加速度和 设计地震分组》，内蒙古抗震设防烈度为8度的地 区有达拉特旗、土默特右旗、土默特左旗、包头、呼和 浩特、乌海、杭锦后旗等；抗震设防烈度为7度的地 区有五原、乌拉特前旗、临河、固阳、武川、乌拉特后 旗、乌拉特中旗、卓资、赤峰、集宁、开鲁等。内蒙古风 电场重点集中在包头达茂、巴盟(乌拉特中旗、乌拉 特后旗)、乌盟(卓资、辉腾梁、化德、四子王旗)、锡盟 (灰腾梁、苏尼特右旗、西乌珠穆沁旗)、通辽(扎鲁 特、开鲁、花灯)、兴安盟(突泉)、呼和浩特武川、阿拉 善等地区．因此风电场所在区域存在发生地震灾害 的可能性 基于上述对气候和环境特点的分析．内蒙古地 区大多数风电场建设项目的规划选址方面．在工程 地质，地形地貌，气象(雷电、暴雨、地震、低温、沙尘 暴)等自然条件，以及交通运输、消防等方面存在较 大的安全隐患 3 安全预评价在内蒙古风力发电建设项目 应用中应注意的问题 3．1 风电场场址选择及总体布置 3．1．1 场址选择 f 1)场址应具有丰富的风能资源。 f2)场址选择应充分考虑地震、软地基、湿陷性 黄土、膨胀土等地质因素以及飓风、雷暴、沙暴等气 象危害。必须经过地质勘探，确保地质条件、水文地 质条件良好，区域稳定；经地质灾害危险性评估，确 保地质灾害危害程度小或无地质灾害．并在工程建 设时不易引发或加剧地质灾害的发生f11。 (3)场区周边应无自然保护区、风景区、历史文 物古迹、军事设施等；场址不受放射性物质影响；不 是自然疫源区、地方病流行区；风电场不会对飞机起 落、电台通信、雷达导航等产生影响1”。 3．1．2 风电场总体布置 风电场总体布置包括风力发电机组、风力发电 机组变电单元、场区集电线路、220 kV升压站、中央 监控室和场区建筑物、中央监控通信系统，以及场区 道路和其他防护功能设施(防雷、防火)的布置等。总 体布置应按照《工业企业总平面设计规范》⋯和《变电 站总布置设计技术规程》 等规定执行。风电场总体 布置应注意以下问题： (1)在满足规范及工艺要求的前提下，尽量压 缩站区用地 (2)变电站部分要统筹安排。统一布局。要总体 考虑进站道路、进出线走廊、风机布置形式等；尽量 避开工程地质不良地段．并结合地形地貌．减少土石 方工程量：场内建(构)筑物布置要紧凑、合理，并应 留有发展余地 f3)办公区应布置在生产区的常年最小频率风 向的上方向区域 (4)风电机组的排列要合理。若风电机组排列 方式不合理．将不能充分利用风资源的优势，导致风 机尾流增加、开机停机频繁．维修费用增加，电力电 缆用量增加，安装不便，从而影响运行管理，降低发 电量．影响经济效益 (5)升压站的总平面布置要结合站区的总体规 划及电气工艺要求进行：在满足自然条件和工程特 点的前提下．综合考虑安全、防火、卫生、运行检修、 交通运输、环境保护、各建筑物之间的联系等因素。 3．2 建(构)筑物 3．2．1 建(构 筑物基础 50 内蒙古电力技术 2010年第28卷第4期 (1)根据工程地质、水文地质条件，对风机的基 础数据进行详细的计算，特别对风机、箱变的基础类 型和尺寸进行计算．合理确定建(构)筑物基础13]。 (2)结合地质情况进行地基处理．提高地基的 承载能力 (3)内蒙古地区冬季时间长、气温低，冻土较 深，平均标准冻深2 m左右。基坑回填时．应着重防 止冻切力对基础侧面的作用 3．2．2 变电站建(构)筑物抗震级别 风电场内220 kV及以下的变电站建f构1筑物 抗震设防类别为丙类．330 kV及以上的变电站建 f构)筑物抗震设防类别为乙类．塔架基础的抗震设 防类别为丙类。乙类建f构)筑物当抗震设防烈度为 6～8度时．抗震措施应符合本地区抗震设防烈度提 高1度的要求，丙类建f构)筑物抗震措施应符合本 地区抗震设防烈度的要求 3．2_3 建(构)筑物消防规范 建f构1筑物在设计过程中严格执行国家建筑设 计防火规范。应对各建构筑物在生产过程中的火灾 危险性进行分类及最低耐火等级划分 ：主要建筑材 料参数满足设计要求：明确变电站内建(构)筑物及 设备之间的防火间距：配置消防设施和器材．设置火 灾应急疏散标志等 3．3 机组选型 (1)因风力发电机组发展迅速，其设计、制造、 安装及运行维护方面都存在不确定因素．在选用风 力发电产品时应选用技术成熟、实际运行经验丰富 的厂家的产品 风机宜选用国内单机容量1 500 kW 及以上的风力发电机组 (2)内蒙古地区冬季时间长且气温低，风电场 区域冬季低温天数较多．极端最低温度达一40℃．风 力发电机多处于低温状态．因此应选用低温型风机． 且风机生存温度与当地温度条件要相适应 (3)内蒙古地区沙尘暴Et益严重 发电机防护 等级应满足防沙尘暴的要求 (4)内蒙古地区雷电天气虽不及南方地区多 (如乌兰察布地区年平均雷暴天数36 d)，但因雷电 导致的风电场安全事故也时有发生：因此风电机组 及箱变应有过电压保护及可靠接地功能．风力发电 机组接地电阻应满足风机制造厂对设备接地要求． 并进行定期检测 (5)风电场应按照内蒙古电网风电场接入电网 技术规定执行．具有一定的低电压穿越能力。场内风 电机组必须具有保证不问断并网运行的能力 3．4 集电线路 风电场集电线路采用架空线路和电缆直埋敷设 2种方式 3．4．1 架空线路 3．4．1．1 特点 (1)架空线路安全性、可靠性较高，但受恶劣气 候影响较大，运行条件艰苦。有可能发生事故停电： (2)日常检修、维护工作量较大，但线路故障时 检修方便： (3)杆塔运输受环境影响较大。但基础施工受 外界影响较小，施工量较小，施工周期相对短： (4)风电场覆盖范围较大。架空线路受外力破 坏日益增加： (5)高海拔地区地形复杂多样．温度和湿度发 生变化易出现导线复冰现象： (6)风电场区域常年有风，对导线振动影响较 大。 3-4．1．2 注意的问题 (1)易受雷击影响，要考虑雷击防护，杆塔要有 接地保护 (2)加强导线防振措施及线夹内导线断股的检 查。 (3)杆塔强度、类型的选择应满足工作环境和 条件的要求；杆塔埋深要根据地质条件合理确定。 (4)在鸟害多发期和大风季节，要加强对线路 的巡视和消缺工作．检查横担上安装的各类防鸟装 置．确保线路安全可靠运行。 3-4．2 电缆直埋敷设 3．4．2．1 特点 (1)电缆直埋敷设安全性、可靠性高； (2)风电场多建在人烟稀少地区，电缆被破坏 的可能性小： (3)受恶劣气候影响较小，日常维护工作量较 小： (4)施工容易，敷设路径灵活，基础施工受外界 影响较小，施工量较大，但施工周期较短； (5)线路故障时检修不便。 3．4．2．2 注意的问题 (1)线路器材应符合有关国家标准和设计要 求．不合格的器材不准安装使用： (2)隐蔽工程必须按设计要求进行，回填土之 前，对隐蔽工程验收必须合格，分层夯实； (3)直埋电缆在直线段每50～100 m处，电缆 接头处、转弯处、进入建筑物处，设置明显的方位标 2010年第28卷第4期 内蒙古电力技术 51 志和标桩： f4)内蒙古地区冻土层深度较大，电缆宜埋人 冻土层以下：当无法深埋时应合理选择回填土，以防 冻胀 3．5 电气设备 3．5．1 采取避雷措施 风机布置于较为开阔的地带，塔架为高耸结构， 雷电对风电场的影响较大。如果场区避雷措施不合 理、接地电阻不符合设计要求，一旦遭受雷击，将会 造成风电机组毁害、发电机绝缘击穿、控制元器件烧 毁等 变电站电气设备应设置防直接雷击和安全接 地等设施。 3．5．2 采取防火措施 发电机组的冷却设备失效．如果不能及时冷却 发电机组。将造成过热而发生火灾：断路器连接部分 接触不良发热、闪弧。引起弧光接地过电压，发生相 间、对地短路。甚至引发爆炸着火；液压系统、齿轮箱 漏油．如果发现不及时，遇明火或高温可能造成火灾 事故：送、变、配电设备以及用电设备和电缆线路，在 运行过程中或带电状态下，由于电气短路、负荷变 化、接触不良、静电和雷电易引起火灾：因此，对电气 设备应采取必要的防火措施，选择抗阻燃电缆，并做 好防火封堵。 3．5．3 设备布置要满足安全防护要求 变电站电气设备的布置应满足带电设备的安全 防护距离要求．还应有必要的隔离防护措施和防止 误操作措施 3．5．4 采取防沙尘措施 开关机构箱要密封，并定期进行清扫除尘；配电 箱电缆孔应做好封堵 3．5．5 采取防闪络措施 大气中的各种污秽物降在电气设备瓷件和绝缘 子的表面．吸收潮湿空气中的水分后．使绝缘强度急 剧下降．承受不住工作电压而发生绝缘闪络。内蒙古 地区存在雾天、雨天、粘雪条件下发生闪络的可能。 屋外配电装置中的电气设备和绝缘子．应根据当地 的污秽分级等级采取相应的外绝缘措施 3．5．6 设备要适合高海拔要求 内蒙古西部地区风电场海拔高度均超过1 000 m．配电装置应选择适用于高海拔的电气设备、电瓷 产品．其外绝缘强度应符合高压电气设备绝缘试验 电压的有关规定 3．6 基础施工 3．6．1 施工过程 施工过程应重点关注建(构)筑物基础施工，风 力发电机塔筒、机舱、叶片吊装等。 3．6．1．1 基础施工 风机塔架基础为大体积混凝土结构．基础尺寸 较厚．工程量大．内外温差超过25℃或者温度下降 速度过快．将产生温度裂缝，应严格控制温度，控制 贯穿性裂纹的产生。混凝土浇筑必须保持浇筑的连 续性．大体积混凝土养护内外温差控制在合理的范 围内。应合理安排施工进度。避免冬季基础施工，夏 季施工应采取必要防护措施 基础施工过程中，预埋、直埋螺栓及风机基础环 预埋施工未按要求进行：混凝土与埋件结合不紧密， 存在间隙：基础环的水平度及与塔筒的连接、高强度 螺栓连接等的质量未得到有效控制：均可能产生基 础缺陷．必须严格控制施工质量，消除安全隐患。 3．6．1．2 塔筒 现场塔筒组装存在隐患．各段塔架法兰结合面 接触不好．不符合设计要求：螺母和螺栓配合不紧 密。预紧力达不到要求：低温下高强度连接螺栓性能 不符合要求，强度不够，发生脆断等：均可能导致产 生倒塔折塔事故 3．6．1．3 吊装 单机容量1 500 kW 及以上的风力发电机组风 轮直径、轮毂高度均超过70 m，吊件大，安装高度 高，高空作业受限．起重吊装工作难度大，起重伤害 事故的风险增大 3．6．2 注意的问题 风力发电机组的塔筒、机舱及叶片的安装应分 先后顺序施工：先将塔筒运到每个机组吊装场内，分 节吊装就位后．再将机舱及叶片运到吊装场内摆放 到位，分步施工。塔筒就位到基础预埋环上进行塔筒 对口、调平，测量塔筒的垂直度，再将基础的每一个 螺母紧到力矩值，经检查无误后．移走起重机。机舱 在安装过程中要严格按照设计图纸、安装说明书及 安装规程进行．对每一条连接螺栓都要进行严格的 检查：吊装过程中不能碰伤和损坏设备，并按照操作 规程的要求对安装人员及设备加以保护 3．6．3 施工机械 现场大型施工机械多．起重吊装设备选择不合 适，起重机械制造、拆、运、装、检修单位无资质，起重 机械未经监督检验合格，起重机械使用、管理不当， 操作人员无特种作业证违章操作、作业过程监护不 到位．大风沙尘及雾天起吊等．都有可能造成起重作 业事故：现场运输车辆、起重机械、土(F* 4 ㈠ 54 内蒙古电力技术 2010年第28卷第4期 图2 直流电机的动力回路 图3 直流电机动力回路改进方法1 ． 1Ⅲ| 、 方施工机械等交织在一起．可能引发 设备及人身伤害事故：因此，必须对大型施工机械设 备进行严格管理，并符合操作规范要求。 3．6．4 现场管理 风电场施工期长．施工期间存在两个以上生产 经营单位在同一作业环境区域内进行施工作业现 象．若各方的安全生产管理职责不明确，就会出现混 杂作业、管理混乱的问题，导致生产安全事故的发 生：因此。必须重视和加强施工期交叉作业的安全管 理 4 结语 (1 开展风力发电新建项目安全预评价，是落 实《中华人民共和国安全生产法》的要求，是严格执 行建设项目安全设施“三同时”工作的规定．各风力 发电企业应主动做好建设项目“三同时”工作。 (2)开展风力发电新建项目安全预评价，可以 在项目可研阶段辨析潜在的危险、有害因素，可以对 潜在事故进行定性定量分析与预测．有利于及早采 取科学、合理、可行的安全措施，对危险、有害因素进 4 结语 图4 直流电机动力回路改进方法2 通过对直流润滑油泵二次控制回路实施改进 后．内蒙古锡林发电有限责任公司2x300 MW 机组 直流润滑油泵启停的可靠性得到提高．满足了机组 安全稳定运行要求。 【参考文献】 【1]内蒙古电力勘测设计院．直流电机控制回路原理图【M]．呼 和浩特：内蒙古电力勘测设计院，2006． 编辑：王秀清 行预防和控制 (3)开展风力发电新建项目安全预评价，可以 评价设备、设施和系统在设计、施工、生产运行、检修 过程中是否符合有关法律、法规、标准的规定，便于 了解和掌握应使用的国家、行业及地方安全法规、标 准。 (4)开展风力发电新建项目安全预评价，有利 于对风力发电新建、改建、扩建项目的全过程安全管 理，有利于风力发电场设备装置的安全管理，是加强 风力发电场安全管理的重要基础 I参考文献1 『11国家技术监督局中华人民共和国建设部．GB 50187— 1993 工业企业总平面设计规范[S】．北京：中国计划出版 社．1994． f21中华人民共和国国家发展和改革委员会．DL／T 5O56— 2007变电站总布置设计技术规程【S】．北京：中国电力出版 社．2008． 『31中华人民共和国国家发展和改委革员会．DL／T 5383— 2007风力发电场设计技术规范【S】．北京：中国电力出版 社．2007． 编辑：王金丽