風(fēng)力發(fā)電機(jī)組典型火災(zāi)原因與防火策略分析

摘要：

隨著全球?qū)稍偕茉葱枨蟮牟粩嘣黾?，風(fēng)能作為清潔能源的重要組成部分，其重要性日益凸顯。然而，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中將面臨火災(zāi)等安全隱患，嚴(yán)重威脅著風(fēng)電場(chǎng)的安全與經(jīng)濟(jì)效益。本文旨在深入分析風(fēng)力發(fā)電機(jī)組典型的火災(zāi)原因，并探討相應(yīng)的防火與消防策略，為風(fēng)電行業(yè)的安全發(fā)展提供工程指導(dǎo)?？偨Y(jié)電氣故障、材料老化、機(jī)械故障及人為疏忽等引起火災(zāi)的主要原因，并提出包括設(shè)備巡檢、防雷設(shè)計(jì)、自動(dòng)消防設(shè)施應(yīng)用在內(nèi)的綜合防火策略。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組；火災(zāi)原因；防火策略

引言

風(fēng)力發(fā)電作為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的總抓手，在全球能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型中扮演著重要角色。隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的不斷進(jìn)步和風(fēng)電裝機(jī)容量的快速增長(zhǎng)，其安全性和可靠性問(wèn)題也日益受到關(guān)注。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組由于其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行環(huán)境，容易發(fā)生火災(zāi)等安全事故，不僅造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，還可能對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不良影響。因此，深入研究風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的火災(zāi)原因，并制定相應(yīng)的消防策略，對(duì)于保障風(fēng)電行業(yè)的健康發(fā)展具有重要意義。

一、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組典型火災(zāi)原因分析

（一）電氣故障

電氣故障作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組突發(fā)情況之一，涵蓋頻率調(diào)節(jié)器故障、發(fā)電機(jī)繞組短接、控制體系及頻率調(diào)節(jié)器故障等。變頻器內(nèi)部組件的磨損或衰退將會(huì)引起電流激增，從而誘發(fā)溫度異常升高可能導(dǎo)致明火，從而引發(fā)風(fēng)機(jī)倒塌事故。另外，控制單元及變頻裝置內(nèi)部組件松動(dòng)狀況、接觸器故障等多種故障，可能誘發(fā)電火花，成為火災(zāi)發(fā)生的主要原因。電氣系統(tǒng)的復(fù)雜性和高電壓工作，可能使微小的電氣故障引發(fā)火災(zāi)事故。

（二）材料老化

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組長(zhǎng)期在戶(hù)外惡劣環(huán)境中運(yùn)行，普遍存在材料老化問(wèn)題。機(jī)艙的隔音材料、油污、滑油以及變壓器油等可燃、易燃材料在持續(xù)高溫狀態(tài)、潮濕鹽堿環(huán)境下，容易發(fā)生老化衰變，大大增加火災(zāi)的可能性。這些材料一旦被引燃，火勢(shì)將迅速擴(kuò)散難以掌控，尤其是這類(lèi)老舊材料靠近運(yùn)行中的電氣系統(tǒng)組件和機(jī)械部位時(shí)，將大大增加火災(zāi)發(fā)生可能性。

（三）機(jī)械故障

機(jī)械故障是引發(fā)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組火災(zāi)的主要原因之一，發(fā)電機(jī)軸承溫度異常、制動(dòng)系統(tǒng)高溫等機(jī)械故障都可能成為火災(zāi)的點(diǎn)燃源。例如，電動(dòng)機(jī)軸承部件自動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)發(fā)生故障或潤(rùn)滑油質(zhì)量下降，將會(huì)引起軸承過(guò)熱，引燃周?chē)囊兹嘉?。制?dòng)系統(tǒng)的剎車(chē)片和剎車(chē)盤(pán)磨損嚴(yán)重，在緊急制動(dòng)時(shí)容易摩擦產(chǎn)生火苗，點(diǎn)燃周邊的可燃物。定期對(duì)風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)及制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)和檢查，將會(huì)大大降低機(jī)械故障引發(fā)機(jī)艙著火的可能性。

二、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組防火消防策略

（一）加強(qiáng)設(shè)備巡檢與維護(hù)

定期對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行檢查和維護(hù)是預(yù)防火災(zāi)的基礎(chǔ)策略，對(duì)電力組件、機(jī)械設(shè)備潤(rùn)滑系統(tǒng)工作狀況及耗損狀況進(jìn)行徹底審查。電氣元件作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組核心部件，其正常運(yùn)行對(duì)避免火災(zāi)非常關(guān)鍵。需要定時(shí)檢查電線、連接器、調(diào)制解調(diào)器等重要部件，確保無(wú)破損、松動(dòng)、短路情況。同時(shí)，對(duì)機(jī)械設(shè)備和潤(rùn)滑設(shè)施的檢查也同樣重要。由于軸承溫度升高、潤(rùn)滑油品質(zhì)降低等機(jī)械故障可能會(huì)引起火災(zāi)，一旦發(fā)現(xiàn)損壞或老化的部件，應(yīng)馬上更換，避免潛在的安全隱患^[1]。除了對(duì)關(guān)鍵系統(tǒng)的檢查外，清理機(jī)艙內(nèi)的油污、毛絮等易燃物也是防火工作的重要一環(huán)。因可燃物在高溫環(huán)境或電火花等影響下很可能觸發(fā)火警，需要維持機(jī)艙內(nèi)部的清潔環(huán)境。同時(shí)，保障接地端點(diǎn)穩(wěn)固、可靠也是防火裝備的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。接地保護(hù)系統(tǒng)具備導(dǎo)流作用，能將設(shè)備內(nèi)部的故障或雷電造成的電流引入地下，進(jìn)而避免電流超過(guò)安全閾值引發(fā)火災(zāi)。應(yīng)經(jīng)常檢查接地設(shè)施接線狀況和接地電阻值，保證其達(dá)到安全要求。在強(qiáng)化機(jī)械設(shè)施檢測(cè)和保養(yǎng)期間，要重視對(duì)維修技術(shù)人員的教育培訓(xùn)。維護(hù)人員是消防安全的核心保障，每個(gè)人的安全意識(shí)和應(yīng)對(duì)突發(fā)情況的能力直接影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)作。應(yīng)經(jīng)常對(duì)員工開(kāi)展安全教育培訓(xùn)，增強(qiáng)辨認(rèn)和排除安全風(fēng)險(xiǎn)的能力。同時(shí)，須擬定周密的應(yīng)急措施計(jì)劃，實(shí)施周期性訓(xùn)練和評(píng)估，確保員工在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，能迅速、有效做出應(yīng)對(duì)。

（二）完善防雷設(shè)計(jì)

針對(duì)雷擊引發(fā)的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，完善風(fēng)電機(jī)組的防雷設(shè)計(jì)至關(guān)重要。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組作為高聳的建筑物，在雷電天氣中容易遭受雷擊。根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的規(guī)格和當(dāng)?shù)貧庀髼l件，制定切實(shí)可行的雷電過(guò)壓防護(hù)策略，涵蓋避雷針安裝、接地構(gòu)造和雷電引流裝置的施工等多個(gè)方面。采取恰當(dāng)辦法確保雷電流能夠迅速、高效引入地面，防止雷擊對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組造成損害。定期對(duì)風(fēng)機(jī)避雷設(shè)施進(jìn)行檢查和維護(hù)。應(yīng)對(duì)防雷裝置、接地設(shè)施重要部分進(jìn)行查驗(yàn)和維護(hù)，保證其良好運(yùn)行狀態(tài)。在雷電多發(fā)時(shí)段，應(yīng)強(qiáng)化監(jiān)控和預(yù)防，實(shí)施應(yīng)急方案應(yīng)對(duì)潛在的雷擊風(fēng)險(xiǎn)。例如，應(yīng)增加監(jiān)管和審查頻率，迅速識(shí)別并應(yīng)對(duì)可能的雷擊風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，應(yīng)用現(xiàn)代氣候觀測(cè)手段，對(duì)雷電現(xiàn)象進(jìn)行及時(shí)監(jiān)管和警示，為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的防雷措施給予堅(jiān)實(shí)支持^[2]，詳情如圖1所示。

（三）應(yīng)用自動(dòng)消防設(shè)施

在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中應(yīng)用自動(dòng)消防設(shè)施是確保風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全可靠運(yùn)行、增強(qiáng)防火能力的核心措施。溫度監(jiān)管設(shè)備采用精密測(cè)溫儀器，持續(xù)跟蹤風(fēng)力發(fā)電機(jī)組部件多個(gè)關(guān)鍵位置的溫度波動(dòng)，若溫度超出設(shè)定范圍，立刻啟動(dòng)報(bào)警機(jī)制。煙霧探測(cè)器通過(guò)偵測(cè)氣體中的煙霧成分，對(duì)初起火勢(shì)進(jìn)行立即響應(yīng)。一些監(jiān)控儀器可以全天候持續(xù)運(yùn)作，保障火災(zāi)情況的快速探測(cè)。一旦監(jiān)測(cè)儀器探知火災(zāi)，即刻啟動(dòng)報(bào)警，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)傳送至應(yīng)急指揮部，完成遠(yuǎn)程報(bào)警告知。這種傳遞方式顯著減少了反應(yīng)時(shí)間，為后續(xù)救火行動(dòng)贏得寶貴時(shí)間。設(shè)備還允許手動(dòng)激活滅火系統(tǒng)，依據(jù)火災(zāi)程度立即作出響應(yīng)。針對(duì)風(fēng)力發(fā)電設(shè)施的特殊需求，挑選適宜的滅火材料和設(shè)備極其關(guān)鍵。由于熱氣混合物滅火系統(tǒng)具有非導(dǎo)電性、抗腐蝕性，適應(yīng)極端溫度環(huán)境，在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域得到廣泛運(yùn)用。滅火設(shè)備能夠發(fā)生火災(zāi)時(shí)迅速?lài)姙缁鸾橘|(zhì)，有效抑制火勢(shì)蔓延，對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組不會(huì)造成附加損害。此外，超細(xì)干粉滅火裝置和全氟己酮?dú)怏w自動(dòng)滅火裝置也是常用的選擇，具有滅火能力強(qiáng)、無(wú)殘留、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，適用于不同類(lèi)型的火災(zāi)場(chǎng)景。除自身先進(jìn)滅火設(shè)備外，必須在風(fēng)力發(fā)電站周邊構(gòu)建阻燃隔離帶等固定防火設(shè)施，避免潛在的復(fù)合火險(xiǎn)隱患，阻火墻能顯著阻擋火焰擴(kuò)散，為救火作業(yè)提供有利環(huán)境^[3]。

（四）制定應(yīng)急預(yù)案與演練

風(fēng)力發(fā)電站作為綠色能源集散地，其正常運(yùn)轉(zhuǎn)對(duì)確保電力供應(yīng)起到關(guān)鍵作用?；馂?zāi)風(fēng)險(xiǎn)是風(fēng)電設(shè)施面臨的重大風(fēng)險(xiǎn)之一，編制切實(shí)可行的應(yīng)急預(yù)案并定期訓(xùn)練是提升風(fēng)力發(fā)電站消防水平的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。例如，火災(zāi)事件應(yīng)急響應(yīng)涵蓋報(bào)警流程、初期滅火措施、撤離計(jì)劃、協(xié)調(diào)救援資源和災(zāi)后重建任務(wù)等。這些內(nèi)容的編制需要充分考慮風(fēng)電場(chǎng)所特有的實(shí)際情況，如地理位置的特殊性、設(shè)備配備、人員配置等，確保計(jì)劃的適用性與執(zhí)行力度。定期安排風(fēng)力發(fā)電廠運(yùn)維人員和技術(shù)人員進(jìn)行應(yīng)急演練同樣非常關(guān)鍵。借助火災(zāi)演練，能夠檢驗(yàn)其實(shí)施成果，提升團(tuán)隊(duì)成員的應(yīng)對(duì)技能和協(xié)作效率。在演練階段，應(yīng)模仿逼真的火災(zāi)情境，讓員工依據(jù)預(yù)案進(jìn)行實(shí)操練習(xí)，找出當(dāng)前的不足與短板。針對(duì)訓(xùn)練過(guò)程的不足，應(yīng)進(jìn)行調(diào)整與優(yōu)化，保障方案不斷完善。在配合過(guò)程中，練習(xí)頻次和節(jié)奏是確保效果的關(guān)鍵。一般來(lái)說(shuō)，風(fēng)電場(chǎng)應(yīng)每年至少進(jìn)行兩次全面的應(yīng)急演練，并針對(duì)特定場(chǎng)景或設(shè)備進(jìn)行不定期的專(zhuān)項(xiàng)演練^[4]。

（五）加強(qiáng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與監(jiān)管

風(fēng)力發(fā)電能量轉(zhuǎn)換作為可再生能源的重要組成部分，其安全挑戰(zhàn)逐漸受到重視。加大規(guī)范化建設(shè)和監(jiān)管力度是核心策略，需要各管理部門(mén)制定更加詳細(xì)、綜合性的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備防火標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)制定設(shè)備材料、電力系統(tǒng)設(shè)備、消防設(shè)備相關(guān)的連接規(guī)定。與此同時(shí)，加大對(duì)風(fēng)電工程的監(jiān)管力度，保障其按照規(guī)范執(zhí)行和運(yùn)作。在技術(shù)規(guī)范領(lǐng)域，我國(guó)已經(jīng)制定了細(xì)致的管理規(guī)定，規(guī)范風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全控制?！讹L(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全規(guī)范》明確了設(shè)備材料的防火標(biāo)準(zhǔn)和阻燃特性，避免火勢(shì)擴(kuò)散。針對(duì)電力系統(tǒng)，規(guī)范也給出了詳細(xì)的安全要求，涵蓋電線布局的合理性、過(guò)載防護(hù)裝置的部署等，減少因電氣故障導(dǎo)致的火災(zāi)事件^[5]。另外，《風(fēng)電基地消防安全管理細(xì)則》明確了風(fēng)電基地應(yīng)配備火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)、自動(dòng)噴淋系統(tǒng)或氣體消防系統(tǒng)等各類(lèi)滅火裝置，并設(shè)定了滅火裝備配置規(guī)范和緊急疏散通道布局規(guī)定等。相關(guān)機(jī)構(gòu)應(yīng)經(jīng)常對(duì)風(fēng)電場(chǎng)實(shí)施安全與消防審查與評(píng)價(jià)，保證依據(jù)制定的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范施工^[6]。

結(jié)語(yǔ)

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組火災(zāi)原因復(fù)雜多樣，包括電氣故障、材料老化、機(jī)械故障、人為疏忽以及環(huán)境因素等。為了有效預(yù)防和控制火災(zāi)事故的發(fā)生，需要從設(shè)備巡檢維護(hù)、防雷設(shè)計(jì)完善、自動(dòng)消防設(shè)施應(yīng)用、應(yīng)急預(yù)案制定與演練以及加強(qiáng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與監(jiān)管等多個(gè)方面入手，制定綜合的防火策略。通過(guò)科學(xué)管理和技術(shù)創(chuàng)新，不斷提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的防火能力，為風(fēng)電行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)保障。未來(lái)，隨著風(fēng)電技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，防火安全將更加受到重視^[7]。

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作者簡(jiǎn)介：陳帥帥（1991— ），男，漢族，天津人，本科，中級(jí)工程師，研究方向：風(fēng)力發(fā)電。