风力发电机组火灾事故原因及防范措施

风力发电机组火灾事故原因及防范措施

王安

中国能源建设集团安徽电力建设第二工程有限公司     安徽合肥     230601

摘要：经济的发展，促进社会对电力的需求也逐渐增加，这有效地推动了电力企业的发展。传统的火力发电以煤炭为主要燃料，在燃烧发电过程中排放物会对环境造成较大污染。因此，需要加大对新能源的开发和利用力度。在各项政策措施的引导和支持下，风电产业得到了快速发展，即便受到全球新冠病毒感染疫情影响，依然凭借自身优势和努力保持全球领先地位。随着越来越多的风力发电机组投运，风力发电机组事故发生的概率和频次也在逐步攀升，其中风电机组火灾事故占有很大比例。因此，对风电机组火灾产生的原因和特性进行分析，提出管理措施、技术措施和应急处置措施就显得紧迫和必要。

关键词：风电机组；火灾特性；火灾原因；防范措施

引言

风力发电机组设备由于长期在露天环境下运行易发生故障，影响机组的安全运行。为了提高风电机组的运行稳定性，将其运行过程中常见的故障进行分类总结，并提出相应的检修维护措施。             

1风电场中风力发电机概述

风力发电机主要由定子、转子、滑环、编码器、润滑系统等组成，发电机整体为箱式结构，一般采用空-水冷方式冷却。定子绕组和电网相连，可以直接向电网发电，转子绕组通过变频器和电网相连，变频器可以调节转子绕组电源的频率、相位等，让机组在不同转速下实现恒频发电。该发电机只需要调节转子的功率进行变频调节，转子的功率比较小，因此，变频损耗小，可靠性强，而且发电机在变速运转时发出的电高频谐波含量低，可以实现对风能的充分利用。风电机组中的发电机由于其工作环境特殊，因此其安装、运行方式等和传统行业发电机有明显的区别。传统行业的发电机通常都是刚性安装，而且运行的功率和转速都在额定范围内。风力发电机的动力源是风能，风向、风速的变化会让机组载荷经常发生变化，而且机组的构成复杂，不同部件之间相互影响。因此，发电机在安装上有特殊要求。在实际安装过程中，低速轴安装要略向上倾斜5°或6°，这样是为了避免较大风速载荷作用下叶片和塔筒相撞，低速轴倾斜安装导致整机传动链部件的安装位置发生改变。发电机通过弹性支撑（一般为金属和橡胶组合的材料）来固定在支架上，这样能降低机架、发电机以及其它部件间的相互振动，起到减振作用。

2风电机组火灾原因分析

（1）客观因素。一是风力发电机组内部有许多的易燃和可燃材料，因为结构及材料原因，不仅可能导致火灾，同时也可能会加快火势蔓延。二是由于风电机组大部分都处在山顶或海拔较高地方，容易受到雷击，且伴随着长时间运行，电气元件及电缆存在不同程度老化，容易导致电气元件过热、绝缘降低或短路导致火灾发生。三是目前国内许多风电主机厂在市场低价恶性竞争的情况下，未对风电机组配置有效的自动消防系统，导致火灾前期不能有效遏制火源及火势发展。（2）主观因素。一是维护检修作业不规范，作业人员携带火种，作业后未及时清理可燃物，埋下火灾隐患；二是工器具使用不当，随意接入电源或者未采取有效防护措施，因线路过热或使用电焊机产生火花而引发火灾；三是管理不到位，因保护定值整定不合理，保护装置不能正常动作，甚至设备厂家为保证机组可利用率，故意掩盖部分故障问题，如屏蔽安全链告警信息等。

3风电机组火灾防范措施

3.1强化人员培训，建立完善的岗前、专项培训体系，提高检修维护人员的检修技术水平

岗前培训主要包括：安全、环境、资质等方面的培训，专项培训主要包括专业知识（风电机组的结构组成、部件名称、运行原理等）和维护检修技术（常见的故障现象、产生故障的主要原因、排除故障的基本流程、专业检测设备的应用等）的培训。

3.2技术措施

（1）做好技术改造工作。对不具备火灾报警及自动灭火功能的风机进行技改，在机舱、塔筒内装设火灾报警系统（如感烟探测器）和自动灭火装置，风机平台处按要求设置合格的灭火器。（2）加强机舱火灾监测预警功能和停机保护完善工作。侧重于以预防为主的智能化消防系统应用，采取安装摄像头、感烟探头，完善消防装置动作报警功能等措施，及时将报警信号接入风电机组SCADA系统和远程集控中心，实现机舱着火情况和消防装置动作情况的远程实时监控。（3）完善远程诊断平台功能。在风电机组电气一次连接部位安装测温片，实时监测电气一次连接部位是否存在发热现象，并利用巡检、检修机会对测温片颜色变化进行检查。对密集敷设区域的动力电缆或重点部位，采用光纤测温设备对电缆温度进行实时监测，及时诊断发现温度异常并预警，及时通知现场人员检查处理。（4）在风电机组内可能泄露油脂或者废油脂排出部位设计废油收集装置，定期加注油脂、清理集电环碳粉、清理机舱内油污，降低风电机组火灾发生概率。（5）做好防火封堵与隔离。一是机舱和塔底连接线缆使用阻燃电缆或涂刷防火涂料，为防止电缆挤压或摩擦产生火花，需在易产生摩擦的位置加装防护皮网或金属罩盒。二是在电缆过平台、穿孔、进出线等重点区域和部位，实施防火封堵措施。三是在机组刹车盘处加盖不可燃的金属罩盒，防止高速刹车时的火花溅出。（6）定期对风电机组的接地设备进行检修维护，尤其是雷雨、多风和汛期等季节来临前对浪涌保护设备、防雷设备和接地设备进行严格的核查，将火灾隐患控制在萌芽状态。

3.3制定针对性的维护计划

大多数风电场的维护计划是根据机组制造商提供的维护清单，但不同风电场的地理和自然环境不同，组件的运行生命周期也不同。因此，维修人员需要在机组厂家提供的基本维修清单的基础上，根据风电场的运行环境和机组的运行状况，制定有针对性的维修计划，扩大维修范围，提高维修标准，针对每台机组制定完整的检修和维修计划，避免维修不足。

3.4应急处置措施

（1）火灾事故发生后，火灾发现人员应在确保自身安全的前提下，立即停止该风机的运行，使用灭火器等灭火器材进行救火。（2）事发单位（场站）应做好人员疏散，确保人员安全。对火灾现场进行隔离和警戒，对受火灾威胁的各种物资、设备，采取可行的保护措施，或对其进行转移，尽量减少损失。（3）如出现火势无法控制或风机可能发生倒塌情况，应立即组织救援人员撤离火灾现场，转移到安全地带，等待消防队到来，并通知运行人员将该线路停电，尽可能减轻火灾损失。（4）消防队到达现场后，现场灭火指挥人员应立即与消防队长取得联系，并说明失火风机设备现状、运行设备状况及注意事项，然后协助消防队开展救援工作。（5）当满足应急结束条件时，由应急救援指挥部宣布应急救援结束、应急预案关闭，有序恢复生产和生活秩序。

结语

发电机是风电机组中的核心部件，对于风电机组的安全运行有重要的影响。随着“双碳”目标的提出，风电能源发展迅速，风力发电机组事故发生的概率和频次也在逐步攀升，由于风电机组火灾事故占有很大比例且损失重大，如何有效防止风力发电机组火灾事故引起世界各国的高度重视。本文对风电机组火灾发生原因进行了分析，并从人员培训、技术措施和应急处置方面提出防范措施，希望能够为风电机组防火灾安全管理提供参考，同时也期待风电消防技术不断更新迭代，为风电场的建设和安全稳定运行提供坚实保障。

参考文献

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