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风力发电机组火灾危险性及防范措施(上)

杨旭坤

(黑龙江省消防总队,黑龙江 哈尔滨150090)

 

关键词:风力发电机组;火灾危险性;防范措施
   摘要:在介绍风力发电机组结构和工作原理的基础上,对其火灾危险性、探测和火灾控制展开了讨论。

 1  引言           

                                                                          (2)传动系统。由风力发电机中的旋转部件组成。

风能分布广泛、清洁、可再生。有资料显示,  风力       主要包括低速箱、齿轮箱、高速箱、支撑轴承、联轴

发电每生产100万千瓦时电量,便能减少排放600 t        器和机械刹车。直接驱动式风力发电机无齿轮箱。 

氧化碳,大力发展风能可以有效缓解气候变暖。风力       (3)发电机。将叶轮获得的机械转化为电能。

发电成为当今世界可再生能源发展的重要方向。我国       (4)机舱与偏航系统。  包括机舱盖、底板和偏航

风能资源丰富,风电开发逐年递增,到2020年,我国风   系统。机舱内包容着风力发电机组的关键设施,机

电将实现约1亿千瓦的开发规模。大量新能源、 新技       风盖起防护作用,底板支撑着传动系统。

术的应用,增加了致灾因素和火灾风险,蕞近几年风电     (5)塔架与基础。是风机叶片和机舱的知支撑结构。

火灾事故频发,直接经济损失不断上升。目前,我国尚    塔架一般为中空圆柱形,内有爬梯、照明系统和传输

无风力发电机组火灾防范技术标准,因此,研究风力发     电缆。

电机组火灾防控措施成为消防部门的紧迫任务。风力        (6)控制系统。保障发电机在各种自然条件和工作

发电场一般由变电站、集成线路和风力发电机组3           下正常运行,包括调速、调向、**控制。

部分组成。其中风力发电机组通常地处边远地区、工          2.2分类

作环境和运行条件相对较差,在无人值守的情况下长        目前,世界各国分类标准尚未统一,一般按照额定

年运行。风力发电机组火灾防护是一个新的课题。            功率分类。我国分为4类:微型机(1 kW以下)小型

2 风力发电机组简介                                                                 (110 kW)、中型机(10100 kw)、大型机(大于

  风力发电机组是指将风能转换为电能的系统。系统        100 kW)。欧洲分为3类:小型机(小于100 kw)

利用风力带动风车叶片旋转,通过增速机提升旋转速       型机(100500 kW)、大型机(大于500 kW)。美国分

度促使发电机发电。                                                               3类:小型机(小于100 kw)、中型机(100~ 1 000 kW)

2.1主要组成部件及作用                                                        大型机(大于l 000 kW)

风力发电机组主要由以下几个部分组成:                            3  火灾危险性

1)叶轮。将风能转变为机械能。                                      31可燃物较多

                                                                                                  机舱内齿轮箱增速机内存有大量齿轮润滑剂,属

                                                                                     1.

丙类可燃液体。检修或密封不严时可能造成外漏。        发  防护区。

电机、电控柜存在大量电缆等可燃物。                              ( 3)围护结构防火保护    为防止发生火灾导致坍

3.2 电气引火源较多                                                               塌或机舱内部设施烧毁,塔体和机舱的围护结构宜涂

(1)过热引发火源。由于机械摩擦阻力和机械能        刷防火涂料,电缆穿越机舱平台和塔架内平台处应采

向电能转换时伴随着能量损耗,机组发热量较大。主      取防火堵料进行严密封堵。风力发电机组轮毂高度超

轴变速箱因润滑油泄漏摩擦产热,刹车系统产热、电      100 m或发电机额定功率大于1 000 kW时。电缆、

缆过流产热都会导致舱内温度升高,火灾发生几率大 。电线宜敷设在金属导管或管道中,导管或管道应采取

(2)放电引发火源。  电气线路、电气设备一旦出          有效保护措施。

现短路或断线故障,引发的火花、电弧放电具有2 000        4.4火灾探测装置

~3000的高温,极易引发火灾。                                          (1)组成部件。包括火灾探测器、火灾报警按钮、

3.3 恶劣环境因素加剧火灾风险                                            火灾报警控制器

风力发电场占地面积大,处于野外偏远地带,           (2)火灾探测器。 宜采用灭火装置自身的热传导

击、太阳强辐射、高温、大风、强降水等极端天气多发, 线缆作为火灾探测器,热传导线缆应具有耐水、耐油性

同时也存在山林、野草等外部火灾蔓延致灾的可能性。     能及抗拉、抗雷性能。设置在机舱内顶部、润滑油散热

3.4 扑救难度大。易造成较大经济损失                               系统、齿轮箱、刹车系统、机舱底座。塔架内随传输电

风力发电机组一旦发生火灾,由于地处偏远,关键                缆布置热传导线缆。

设备设在高空,发电机组内电器和可燃液体燃烧起火         (3)手动报警按钮。设置在机舱入口、   塔架门

快燃烧猛烈、蔓延迅速,人员无法迅速到达现场登高          内侧。

实施扑救,易造成巨大经济损失和社会影响。                     (4)火灾报警控制器。每个塔架底部设置l台火灾

        报警控制器,风力发电场主控室设置火灾报警控制器

4火灾自动防护系统                                                                     火灾报警控制器能传输火警、故障、灭火等信号。         

                                                                               (5)利用风力发电机远程监测系统探测火灾。    

4.1设置范围。                                                                            力发电机远程监测系统一般由现场数据采集器、  气象

按照保障**、经济适用的原则,风力发电机组轮           系统、  中集中监测主机、远程监测计算机、远程浏览

毂高度超过60 m或发电机额定功率大于500 kW                   器组成。主机可以显示风电场风机运行状态、电流、电
大型风力发电机组宜设置火灾自动防护系统。
                     压频率、风速、设备温度、压力等各种信息。通过温度

4.2系统选型                                                                                传感器有效监测气温、发电机温度、机舱温度、塔内控

风力发电机组可能造成火灾的危险源主要是固、     制箱温度和齿轮油温。  通常,  控制器环境温度应为

体、液体物质和电气设备,属液体、固体、电气类火灾,       030  齿轮箱油温小于120 发电机温度小于

可以选用细水雾、干粉灭火系统。目前广泛应用于工           150℃,传动等环节小于70   通过对异常温度进行

业领域的超细干粉灭火系统,灭火剂灭火浓度低,能快          监测,可以早期探测火灾。

速启动、强力喷发,可在带电状态下灭火,不会对人体、 4.5灭火装置

物品和大气造成危害,灭火后残留物易清理,能高效扑        (1)装置类型。采用悬挂式超细干粉自动灭火系

A,B,C类和带电设备火灾。因此,建议采用悬挂式    统。 系统为无管网非储压形式。灭火装置内置固体产

超细干粉火灾自防护系统。系统主要由火灾探测、灭           气剂,在感温启动装置作用下会迅速产生大量气体,将

火装置、联动控制装置组成。                                                     超细干粉灭火剂瞬间喷出, 喷射时间及灭火时间均不

4.3 防护区                                                                                        大于1s

(1)竖向防火分区划分。机舱、塔架内宜按功能进行               (2)灭火剂用量。  超细干粉颗粒粒径90%以上分隔或划分防火分区。
塔架因施工、安装等
工艺    20m。                  机舱按全淹没方式计算灭火剂用量,塔架按

要求分为上、中、下3个部分,塔体宜对应划分3                   局部淹没方式计算灭火荆用量。  机舱宜选用容量为2.5

竖向防火分区。                                                                             kg  (保护容积≤20 m3)35 kg (保护容积≤24 m3)

(2)灭火系统防护区。防护区不宜跨越防火分区。                      超细干粉灭火装置;塔架宜选用75 kg(保护容积≤

机舱单独划分为1个防护区。塔架内有平台的按                      20 m3)10 kg(保护容积≤20 m3)的灭火装置。

平台位置划分防护区,无平台的每间隔20 m划分1              (3)安装方法。用膨胀螺栓或型钢,将灭火装置

                                                                         2.