风力发电机组火灾防控措施探索冯虎贲

风力发电机组火灾防控措施探索冯虎贲

冯虎贲

（华润电力投资有限公司华南分公司广州市南沙区海滨路171号511458）

摘要：风力发电机机舱设备与塔筒底部设备布置高度、高差大，一旦发生火情将很难得到有效控制，而目前大部分在役风力发电机组没有安装视频监视系统和火灾报警系统，消防设备配置非常简陋，导致风机底部或机舱设备因遭雷击、高温轴承润滑油外泄、电气设备故障等火灾发生时，利用现有的灭火器材，不能及时发现和控制火情、加大了火灾扑灭难度。本文通过对机舱、塔基内火灾隐患发生、发展的分析，提出布置悬挂式自动灭火弹、控制柜微环境自动灭火、电缆涂刷防火涂料及电缆孔洞防火封堵相结合的技术措施，有效降低风机运行的火灾风险，为风力发电机组采购的防火配件选配以及在役风力发电机组的防火技术改造提供参考。

关键词：风力发电机组火灾防控措施

1前言：

目前国内在役的大部分风力发电机组在防火及灭火措施上采用的手段及方式均不尽相同，在这方面没有形成统一的配置标准。本文通过对风力发电机组内部火灾的特点、设备类型及布置特点分析，通过采取针对性选用及布置灭火设备及传统防火措施相结合的方法，达到有效降低风机火灾风险的目的，为国内在役的大部分风力发电机组防火技术改造提供改造建议，同时也为待建风电场风力发电机组采购的防火设备选配提供参考。

2风力发电机组火灾的特点：

由于风力发电机组设备本身的结构特殊性，风电火灾与传统设备的火灾相比有非常大的不同，主要的不同有下面几个方面：

2.1风机安装位置离风电场升压站较远，一旦风机发生火灾，地面救援往往不能及时赶到；

2.2风机塔筒比较高、塔筒内气流速度较高，风机机舱着火后火灾蔓延速度很快；同时由于设备太高，火灾扑救难度大，外部救援几无可能，且火灾坠落物严重威胁救援人员人身安全；

2.3风机内部可燃物种类多，火灾荷载密度大；

2.4火灾隐患多，容易发生电气火灾、固体火灾和液体火灾；

2.5机舱内通风换气迅速，火灾探测难度大，火焰蔓延速度快；

2.6设备价值高，火灾损失大，一旦发生火灾，将造成巨大的直接

损失和间接损失；

2.7由于风机安装的位置往往在比较偏僻的草场或者林场附近；因

此风机火灾燃烧飘落物容易引起附近森林火灾和草原火灾。

图1风力发电机火灾事故案例

3风机火灾隐患、火灾原因分析

从国外以及国内的风机火灾原因分析总结，可以看出，风机的着火部位主要有下列部位：

3.1机舱内部润滑散热系统、齿轮箱、刹车系统等机械部分引发的火灾。风机齿轮箱高温、轴瓦润滑油缺失报警失灵使轴瓦发生干磨高温引燃泄漏的润滑油、高速制动时油污点高温摩擦是引发机械部分火灾的主要原因。

机舱内控制柜、变频柜、塔基控制柜等电气设备布置密集的屏柜由于存在设备选型不当、元件质量差、运行环境恶劣、检修维护工作不细致等原因，容易导致诸如一、二次导线长期过热运行；控制变压器、继电器、接触器等励磁元件长期过励磁运行；断路器、接触器、继电器触头不能可靠熄灭开断时的电弧；柜内小型空气断路器不能迅速开断短路故障；二次防雷元件参数及性能达不到要求而起不到保护作用使设备运行时遭受雷击冲击过电压；检修工作结束时对电气回路的一二次导线恢复检查不细致使导线的连接部分在运行中发热、闪弧；同期检测二次回路接线错误导致较大并网合闸冲击等情况的发生。上述情况出现将会使电气火灾事故发生的概率大大提高。一旦出现明火，借助柜内通风风扇形成的气流通道，火势将会在柜内迅速蔓延而无法控制，最严重的情况为火烧连营，将整仓相邻屏柜全部烧毁。

目前国内在役的大部分风力发电机组只在塔基及机舱内配备了少量干粉灭火器，灭火设备配置非常简陋。鉴于以上分析的风电机组火灾事故易发、难灭的特点，加之风电场区域性远方集中监控模式已成为风电场运维发展主流趋势，运行人员离风电场很远，所以风力发电机组防火技术措施必须细致和全面。

4风力发电机组火灾防控技术改造措施

根据风机火灾特点及火灾发生原因的分析，若能在火情初发时的极短时间内迅速将明火熄灭才是控制火势扩大及火情蔓延的最直接手段。为此，对明火发生的快速侦测及灭火介质与明火的迅速接触成为及重要的议题。从现有的风机内部设备布置、设备结构特点等方面综合考虑，火灾防控技术改造主要应采取以下措施：

4.1在风机机舱内部旋转机械部分的轴瓦、变速箱油站、发电机上方悬挂超细干粉自动灭火装置。

超细干粉自动灭火装置内充装的是超细干粉灭火剂。超细干粉对扑灭有焰燃烧有很好的速率和效率，它是一种在消防中得到广泛应用的灭火剂的进化版。当超细干粉晶体粉体与灼烧的燃烧物表面接触时，发生一系列化学反应，在固体表面的高温作用下被熔化并形成一个玻璃状覆盖层将固体表面与周围空气隔开，使燃烧窒息。在同样的重量下它有更广泛的覆盖面积和附着性。这种装置的免维护期达到5-10年，单位容积灭火效率是哈龙灭火剂的2-3倍，是普通干粉灭火剂的6-10倍，是七氟丙烷灭火剂的10倍，是二氧化碳灭火剂的12倍，是细水雾灭火40倍，灭火现场易于清理。对于机舱等防护区体积不大的有限空间内的设备火情探知后能自动喷爆，采用安装带自动联动启动功能的两个或两个以上的灭火装置以全淹没灭火形式覆盖整个机舱内部空间，迅速熄灭机舱内明火。具体使用量应根据空间实际大小进行计算后配置，本文在此不进行详细论证，例如灭火剂重量5kg、总重量9kg、悬挂高度4m的自动灭火装置的火灾保护面积为16平方米、保护体积59立方米。

利用探测软管的柔软性，可在电气元件布置复杂的柜体内进行任意敷设，使柜内高温明火点一旦形成即可被灭火介质直接喷射，快速熄灭明火，同时将火点周围的元件进行灭火介质包围，有效防止火势蔓延。将柜体内火灾隐患引发火灾的可能性及损失降到最低。

图7探测软管在电气元件屏柜中的布置实例

柜式七氟丙烷自动灭火装置安装较为简单，管路系统布置方便，现场施工方便，无论新风机还是旧风机均可以采用，同时不妨碍设备的安装和运行维修，是一种成本较为低廉的自动灭火系统，对风机控制柜、变频柜等电气元件柜防火有较强的针对性。从风机火灾事故发生原因的统计分析上可以得出，这种火灾防控方式具有相对较低的价格、灵活的布设方式及较高的灵敏度，可成为风力发电机机舱及塔基屏柜火灾防控技术改造的首选设备。

4.3风机内部采用阻燃防火堵料及电缆防火阻燃涂料

电缆孔隙、屏柜预留空洞的处理在施工中由于工期紧张等因素的影响往往很容易被忽略。在发电机出线盒电缆、变频器柜出柜电缆、扭缆护套、控制柜出柜电缆处等电缆密集区域，电缆火灾时火势沿电缆敷设方向及气流方向蔓延较为迅猛，燃烧时产生大量的浓烟是有毒有害气体，对灭火人员的生命安全构成严重威胁，使灭火工作变得非常困难。采取涂刷防火涂料及阻燃防火堵料严密封堵电缆孔隙等措施是防止电缆火灾及火灾发生时火势串烧发展的有效手段。风力发电机组的塔筒无异于高差极大的电缆竖井，应在塔筒内的各段平台隔板等相应部位采取分段封堵的措施，以防止电缆火灾的延燃。大量的电缆起火案例表明，电缆防火涂料及防火堵料的采用能很大程度减小电缆火灾的燃烧区域、降低火灾损失。

4结论：

通过采取上述风力发电机火灾防控技术措施，虽然能较小的费用投入达到有效控制火情的蔓延及最大限度的减小火情发生时火灾损失的目的，但不能防止风机内部的明火发生。风力发电机火灾防控应将防止明火的发生作为首要工作，还应从设备参数选型设计、风机防雷设计上充分预留余度；采用高质量的设备元件；提高风力发电机内部设备连接施工的工艺水平、改善风机内部设备的运行环境等措施综合应用，才能从根本上杜绝风机火灾事故的发生。

参考文献：

[1]罗勇，超细干粉与气溶胶的自动灭火装置，建设科技，2006，20：70～71

[2]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，GB16670-2006，柜式气体灭火装置，

北京：中国标准出版社，2006－03－10

[3]邓志宏，无管网七氟丙烷灭火系统在小面积紧密仪器场所的应用，武警学院学报，2011，08：14～15

作者简介：

冯虎贲男45岁，汉族，身份证号：43250219711110xxxx，大学专科，电气中级工程师、继电保护二级技师，长期从事大型火力发电厂电气继电保护及自动装置专业工作，现从事风力发电工程项目管理。