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風電機組是批次生產，且大都安裝在人跡罕至的偏遠地區和條件艱苦的海上。現場的人員及技術條件有限，後期完善或整改較為困難。因此，在通常情況下，只有設計完善成熟的機型才能大規模地投放市場。從產品開發到風電機組新機型的大規模上市，需經歷一個較為漫長的過程。也只有這樣，才能有效地降低機組壽命期內的度電成本。
然而，每當搶裝潮來臨，風電裝機量會在短時間之內而急劇增加。2020年，中國風電新增裝機量達到7167萬千瓦，超過此前三年裝機量之和。不少新機型快速上市並大批次生產。若新機型設計不夠完善，而急於投產；或因產量激增，而在機組生產、安裝及現場維修維護過程中留下了安全隱患，則可能引發惡性事故，甚至直接導致機組燒燬、倒塌事故的發生。
事故現象
下午13時，某風場發生了機組燒燬倒塌事故。事發時，風速較大，事故機組接近滿負荷發電。執行人員在集控室後臺軟體上發現事故機組報出超速等故障，因事故機組離集控室較近，從集控室觀察到機組已經飛車。其後，機艙出現冒煙，在短暫停機後，又再次快速轉動起來。再後來，執行人員在集控室觀察到，事故機組報出了一系列的軟硬體超速，安全鏈斷開，最高轉速達2780RPM。機組迅速飛車倒塌。事故機組從第三節塔筒下端折斷，整機墜落，墜落後，首先葉片著地折斷，其餘部分的葉片、機艙及輪轂完全燒燬。事後現場勘查發現：三支葉片均未順槳；主軸剎車器嚴重磨損，在主軸剎車器上，沒有發現有主軸剎車器上蓋殘骸，這就是說，事發時主軸剎車器上蓋沒有蓋。燒燬後的主軸剎車器狀況，如圖1所示。
（圖1 燒燬後的主軸剎車器狀況）
事發原因及過程
事故機組燒燬非常嚴重。機組主控完全燒燬，無法讀取資料，只能依據現場人員的描述以及事故機組殘骸分析事故原因。
本事故的特殊現象是：機組短暫停機後，又迅速啟機。按常理機組已經報出超速等故障，在沒有人為干預的情況下，機組是不可能自動啟機。
如因變槳電池電量不足造成三支槳片同時不能電池順槳，這不僅缺乏實踐依據，而且，也沒法解釋機組停下來後，又再次迅速旋轉起來這一特殊現象；飛車倒塌是否與故障遮蔽有關？該事故機組對於涉及機組安全及人身安全故障，均由主控程式設定不能遮蔽，因此，本次事故不可能是電池或故障遮蔽引起。
根據事故的特殊現象，首先，在同種機型的現場故障處理中發現了三支葉片同時不能電池順槳故障；其後又從飛車而未倒塌的機組上找到了錯誤接線，即：實際引發三支槳葉同時不能電池順槳的安全隱患。
事故機組是直流伺服變槳系統，在機組出廠之前，或維護過程中，因接線錯誤留下了安全隱患，致使在機組投運後電池順槳控制迴路被長期提供24V直流。這樣，當電池（緊急）順槳時，主控及超速模組等不能給電池順槳控制迴路斷電，從而導致電池順槳失效，機組執行只能執行變槳驅動器順槳。
依據事故機組的控制原理、特殊現象和事故勘察的相關證據，還原事故發生的整個過程：
當機組 葉輪 三支葉片都處於零度位置，且接近滿負荷發電時，機組報“變槳通訊故障”，脫網、甩負荷，啟動電池順槳，因電池順槳控制迴路存在接線錯誤，不能切換到電池順槳。轉速上升，幾個軟體超速全部報出，又因“變槳通訊故障”主控與變槳控制器之間失去聯絡，不能啟動變槳驅動器順槳，因此，不能執行軟體超速剎車程式。從而造成三支葉片同時不能順槳，於是，主控報“變槳速度太慢”，啟動主軸剎車器制動，最終使葉輪停止轉動，機組完全停下來了。
在主軸剎車器制動之前，機組已經脫網，制動時葉輪吸收的能量全部消耗在主軸剎車器和剎車盤上，再加之主軸剎車器上蓋沒有蓋，制動產生的劇烈火花引燃了機艙罩殼及機艙內的其他有機物，機艙出現冒煙。如圖2所示。由機組倒塌燒燬例項可以看出主軸剎車器上蓋的重要作用。
（（a）因主軸剎車器上蓋沒有蓋，機組倒塌並燒燬）
（（b）主軸剎車器上蓋蓋住未出現機組燒燬 圖2 主軸剎車器上蓋的重要作用）
按照事故機組的主控程式設定，報“變槳速度太慢”之後超過一定時間，主軸剎車器會無條件自動釋放。此時，三支葉片均處於最大迎風面位置，釋放主軸剎車器後，葉輪迅速旋轉起來，旋轉加速度遠超過正常啟機的葉輪加速度。轉速快速上升，因機組存在故障，達到併網轉速後不能併網，轉速繼續升高到“變槳控制器自動順槳”速度值時，又再次遇到 “變槳控制器自動順槳”不能執行的安全隱患。這樣，由主控、超速模組以及變槳控制器控制的葉片順槳均宣佈失效，機組飛車不可避免。
葉輪持續不斷地吸收風能並轉化為葉轉速和加速度，當達到硬體超速設定值，此時葉輪轉速已經很高，且有巨大旋轉動能和勢能的情況下，主軸剎車器再次制動，一方面，主軸剎車器制動產生的劇烈火花導致機艙著火燃燒；另一方面，制動產生遠超過塔筒設計的衝擊力和翻轉扭矩導致了第三級塔筒折斷，整機墜毀。
本事故的安全隱患產生、啟示及防範措施
3.1 安全隱患的產生
事故機組是直流變槳系統，就該事故而言，如不加以重點防控，有目的地檢查和排除安全隱患，前文所述的三個安全隱患是很容易產生的。
第一、三支槳葉不能電池順槳安全隱患的由來。
在廠內除錯時，機組的輪轂與機艙是分開除錯的。在出廠之前不能整機測試電池順槳迴路是否存在接線錯誤，因此，在機組出廠之前不能發現此故障；在現場除錯時，因搶工期或受現場人員技術水平的限制，沒有發現和排除該安全隱患。
當機組500小時，或定檢維護葉片螺栓時，需要旋轉葉片。如果機組控制櫃上沒有維護開關鑰匙，或維護開關線路存在故障，因此就不能轉動葉片。有的現場維護人員，則透過修改電池順槳控制迴路達到轉動葉片的目的。在葉片螺栓維護之後，又忘了把所修改線路還原，則可能因現場維護等在現場製造該安全隱患。
另外，處理該安全隱患故障的技術難度較大，而現場人員的技術水平有限，因此，即便發現了也不見得能夠排除。在不知道該故障危害性的情況下，機組能併網儘量併網，就把安全隱患遺留在併網機組上了。
第二、不能執行“變槳控制器自動順槳”故障的產生。
變槳機組順槳是主剎車系統。機組執行的各種保護通常都是透過變槳驅動器順槳或電池（緊急）順槳起作用。當主控及超速模組不能控制順槳時，還可以透過觸發 “變槳控制器自動順槳”促使三隻葉片順槳，保障機組安全。
因此，需在現場做“變槳控制器自動順槳”試驗，以確保在緊急狀態下該順槳的順利執行。然而，在現場除錯和定檢維護時，因現場人員的技術水平有限或搶工期等可能省去做“變槳控制器自動順槳”試驗。不能在現場確保“變槳控制器自動順槳”安全隱患的順利排出。
如今，中國眾多風電場的執行體制，機組維修與維護是完全分開的，維修人員不參與機組維護。維護人員的技術水平較低，不明白“變槳控制器自動順槳”試驗的重要性，也不會做“變槳控制器自動順槳”試驗。因此，這又可能隱藏第二道安全隱患。
第三、為何當時眾多機組的主軸剎車器上蓋未蓋？
在進輪轂鎖銷子時，鎖緊銷是很難對準鎖緊盤的銷孔，幾乎每次鎖銷子都要盤車，手動盤車則需要揭開主軸剎車器上蓋。為了鎖銷方便，往往主軸剎車器上蓋不蓋。由於鎖銷的原因，以及未意識到主軸剎車器上蓋的重要作用，這又可能埋下第三道安全隱患。
3.2 經驗與啟示
一系列倒塌燒燬事故的發生，社會損失巨大，教訓慘重，給後來的風電機組生產和執行帶來了巨大影響。然而，一個個事故又是在現場做的真實實驗，其中的細節值得深入研究，由此得來的經驗值得學習與借鑑。
第一，在沒有查清事故原因的情況下，隨意出臺整改方案，不僅不解決問題，還會造成社會資源的巨大浪費，給整機企業和業主帶來不必要的損失。
機組飛車超速是因主控、超速模組以及變槳控制器控制葉輪順槳均不能執行而引發。這顯然與超速引數設定無關。因接連出現的飛車倒塌事故，急於想解決社會及業主的抱怨，在重要領導的指導下，最佳化、改進措施由此產生。於是，在沒有任何現場實驗依據的情況下，憑藉模擬和事故機組超速的表象就出臺了超速引數整改方案，並在所有投運機組上執行。實施後，現場機組普遍報超速停機，這極大地影響了發電量和機組安全。這樣，不僅不能消除飛車倒塌，超速問題也由此產生，至今還有2000多臺機組的超速問題不能解決，由此給社會帶來了不可估量的損失。本人撰寫的《風電機組超速案例分析》對整改錯誤進行了詳盡地分析。
第二、在分析事故原因時，不能因三支葉片同時不能順槳的表象就把事故原因歸結為電池電量不足；否定採用電池作後備電源的優越性，甚至進行超級電容改造。
後備電源採用電池，無論從儲電能力，還是自放電時間均優於超級電容。正因為如此，我們的手機，電瓶車等所採用儲能工具均是電池，而不是超級電容。實踐證明，採用電池作為後備電源，通常是很難因電池電量不足而造成三支葉片同時不能順槳的。而超級電容的自放電時間很短，只要超過一兩個小時不充電，就可能造成電量不足、順槳困難。如把事故原因歸結為變槳電池，並因此而過度地關注電池，以及頻繁地批次更換電池，勢必造成資源的浪費和運維成本的增加。
第三、不能因類似事故而否定直流變槳系統安全性。
從理論上講，直流變槳系統與交流變槳系統相比，直流變槳具有更高的安全性。不僅直流變槳可直接把後備電源切換到直流變槳電機，減少了直流變交流的中間逆變環節。而且，還可透過變槳驅動器的內部切換，直接把後備電源供給直流變槳電機，這都是交流變槳所不具備的功能。
第四、在現場實踐中檢查和彌補設計漏洞，及時糾正錯誤免造成更大的損失。
新機型開發難免有不夠完善的地方，需要在事故剖析和現場故障處理中不斷完善，檢查和彌補設計出現的漏洞。從該事故可以看出，主控的剎車程式等還有值得改進和完善的地方。
第五、事故發生後，只有分析正確準確找出事故原因，才能對症下藥精準地消除安全隱患，避免類似事故的再次發生。
第六、對雙饋機組而言，主軸剎車器對保障機組安全起作不可或缺的作用。
事故機組在接近滿負荷發電時，主軸剎車器制動葉輪完全停下來了。這說明在通常情況下，三支葉片同時不能順槳雙饋風電機組的主軸剎車器可以使機組安全停下來。
不能因主軸剎車器制動可能造成機組燒燬，從而否定主軸剎車器對保障機組安全的重要作用。甚至把主軸剎車器當作安全隱患去掉。
第七、不能因主軸剎車器制動可能造成機艙著火，而去掉機艙保溫層。實踐證明，去掉機艙內的保溫層得不償失。
主軸剎車器上蓋的重要作用，如圖2所示。就類似雙饋風電機組而言，只要把主軸剎車器上蓋蓋住，且主軸剎車片的材質符合要求，主軸剎車器制動是不會造成機艙著火的。相反，即便是把機艙內的保溫層全部去掉。如果主軸剎車器上蓋沒蓋，或主軸剎車片的材質不符合要求，當風速足夠大時，主軸剎車器制動產生的劇烈持續火花，完全可以把機艙罩殼及機艙內的其他有機物點燃，從而引發機組燒燬事故的發生。
3.3 預防及改進措施
第一、加強現場安裝除錯的技術支援；提高現場人員的技術水平；現場維修人員參與到定檢維護工作之中；重視機組自檢後的故障處理；在機組維修和維護過程中，發現和排除安全隱患。
隨著機組單機容量的增大，輪轂、機艙不斷增大，葉片長度不斷加長，在機組出廠之前就完成所有的整機除錯幾乎是不可能的。因此，需重視機組的現場安裝與除錯，在正常投運之前，消除一切安全隱患。
機組自檢出來的故障，通常不僅會影響機組的故障機率，更是影響機組安全的安全性故障。自檢出的機組故障應當是故障處理的重點。如：電池電壓低、電池電量不足、三支槳葉同時不能電池順槳以及主軸剎車器故障等涉及機組安全的故障，在通常情況下都能透過主控定時自檢檢查出來；加強現場的技術力量，在機組維修和定檢維護中，及時發現和排除安全隱患。
第二、改進主控剎車程式，增加主軸剎車器釋放的限制條件。
主軸剎車器第一次制動葉輪完全停下來之後，三支葉片均在零度位置。當時，如果主軸剎車不再釋放，葉輪就不會再次旋轉起來，機組也就不會倒塌。正是因為機組報“變槳速度太慢故障”後，主軸剎車器制動超過主控設定時間後會無條件地釋放，機組才再次自動旋轉，造成了飛車倒塌。
主軸剎車器制動後超過一定時間自動釋放，這樣的設計有利於保護主齒輪箱，尤其是在出現極端風況時，實時地釋放主軸剎車器，葉輪處於自由旋轉狀態，對保障機組安全有利。但是，該剎車程式還應增加一個判定條件，即：只有當三支槳葉均順槳到安全位置，即：觸發限位開關時，才能釋放主軸剎車器。
第三、為充分保證特殊情況下的葉片順槳，當主控與變槳控制器，或變槳控制器與變槳驅動器之間出現通訊故障並超過設定時間後，執行無條件順槳。
在機組併網執行過程中，如果主控與變槳控制器之間超過一定時間沒有通訊，則變槳控制器不再執行主控命令，由變槳控制器程式控制葉片自動順槳；或變槳驅動器與變槳控制器之間超過一定時間不能通訊時，則變槳驅動器不再執行變槳控制器命令，由變槳驅動器程式控制葉片自動順槳。
第四、現場生活條件艱苦，技術薄弱。整機廠家總部的技術人員透過遠端管理軟體實時地進行遠端指導；檢查機組的安全隱患和故障處理；協助現場人員進行機組維修與維護。
結語
在分析機組倒塌燒燬事故時，需遵從機組執行的基本原理，剖析事發時的特殊現象，密切聯絡同種機型的執行特性和維修經驗，找到事故發生的真實原因，並以正確的結論指導現場，把握機組執行維護的重點；制定與機組執行特點相適應的管理辦法，建立與風電發展相適應的風電場管理體制。及時發現和排除安全隱患，避免倒塌燒燬事故的再次發生。
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