本文大纲
一、造成高山林地风力发电机组火灾的因素
1、雷击放电引起火灾
(1)避雷设施选型设计不当或者安装位置不合理,加上日常检修维护不足
(2)安装的避雷器接触电阻太高,遭受雷击的概率大大增加
2、电气短路过载引发火灾
3、油品泄漏引起火灾
4、机械摩擦过热引发火灾
5、人为失误引起的火灾
二、高山林地风电机组火灾防范的措施
1、火灾检测
一般采用冗余思路安装检测仪表,根据报警级别的不同,设置不同的检测仪表。
2、灭火介质
火灾类型不同,灭火介质的使用类型也不一样
3、灭火系统
一般选择配套可靠性、稳定性好的自动灭火系统
文章速递
造成高山林地风力发电机组火灾的因素很多,本文在总结国内外风力发电机组火灾教训基础上结合高山林地实际特点,基本概括为以下几个方面:
雷击放电引起火灾
雷击放电瞬时释放的能量相当巨大,目前风电机组都朝着大型化发展,风机机舱、叶片大多处于50米以上高空,尖端放电效应突出。
第一,如果避雷设施选型设计不当或者安装位置不合理,加上日常检修维护不足,则遭受雷击引发火灾的风险就会很高;
第二,如果安装的避雷器接触电阻太高,遭受雷击的概率大大增加。尤其是高山林地,地区海拔高,加上风机塔筒和叶片本身高度,风机遭受雷击的风险远高于低海拔平原地区,从统计的数据来看,雷击引起的火灾是风机火灾的主要原因之一。
电气短路过载引发火灾
风电机组电气部分由于发生接地故障、电线短路及产生电弧等造成过载,继而过热引起火灾。接地故障、电线短路的时候,电流迅速升高至额定电流的10-15倍,使电线电路严重超负荷而发热,导致火灾发生。电气过载,电气本身及线路因超负荷而发热燃烧,导致火灾发生。因静电或接触不良等原因产生的电弧将可燃物品或气体点燃导致火灾发生。
油品泄漏引起火灾
风力发电机组上如果有齿轮箱、液压装置,这些设备都需使用油品,齿轮箱、液压装置如果存在制造缺陷或者密封磨损泄漏缺陷,润滑(液压)油泄漏遇到高温或者明火极易引发火灾。前期国内许多使用齿轮箱的风机着火基本都与油品泄漏管理不良有很大关系。
机械摩擦过热引发火灾
风力发电机组在风速过大或者发生故障时需要进行紧急制动停车,制动方式一般采用的是转子减速,机械制动装置剧烈摩擦会产生大量热量,刹车装置故障或者制动控制不当会产生火花使周围可燃、易燃物质燃烧而引发火灾。
人为失误引起的火灾
在春秋干旱少雨、气候干燥季节,进入林区的人员携带火种或者火种管理失误也会造成林区发生森林火灾进而引发风电机组火灾,另外操作人员操作处理不当或者误操作也会间接造成风电机组发生火灾事故。
高山林地风电机组火灾防范的措施
综上对高山林地火灾特征和原因的分析阐述,我们清晰看出高山林地风力发电机组大多建设在海拔相对较高、位置偏僻、道路交通条件较差的区域,一般无法配套消防栓,公共的消防资源无法及时到场救援。
所以风电机组消防的重点工作:
一是风机设备部件材料(重点是电气设备)采用不燃或难燃、阻燃材料;
二是采用高效可靠的消防灭火系统;
三是科学高效的设备管理水平。特别强调的是风电机组消防要努力在“人、机、料、法、环”五个方面系统协调作用以实现本质安全,用“物防、人防、技防”共同保障安全生产。本文主要介绍利用风机灭火系统进行消防控制。
火灾检测为实现
对风力发电机组各部位的火情精确检测,一般采用冗余思路安装检测仪表,根据报警级别的不同,设置不同的检测仪表。
目前常见的火灾检测仪表包括烟感探测器、温度探测器、火焰探测器、空气采样探测器等几类。烟感探测器安装在机舱、控制柜、变流器柜、电缆桥架等密闭空间部位作为一级报警,温度探测器、火焰探测器、空气采样探测器作为二级或者三级报警安装在易于产生火花和电弧的发电机定、转子接线盒、刹车制动装置处。
精确灵敏的火灾检测是消防控制的神经系统,检测仪表检测信息和报警的冗余又对消防系统的控制和动作提供参考依据,做到精准检测精准灭火。
灭火介质
火灾类型不同,灭火介质的使用类型也不一样,风电机组灭火介质的选择要适合电气设备着火灭火要求,尽可能选择无残留,无腐蚀、不导电的材料。
由于干粉灭火器产生的干粉物质会对电气设备造成二次伤害,一般电气设备尤其是精密仪器着火不推荐使用干粉。高压二氧化碳(CO2),惰性气体比如七氟丙烷(HFC-227ea/FM200)、氮气(N2)、氩气(Ar)等、细水雾添加有少量阻燃药剂和泡沫液等在扑救电气设备着火中最为常用,风电机组的变流器、控制器等相对密闭的柜体基本都采用安全的惰性气体或者高压二氧化碳气体。
刹车系统、发电机、齿轮箱、液压站、偏航系统、变压器等处一般采用细水雾添加阻燃药剂或泡沫液等液体灭火介质。
灭火系统
当前,应用到风力发电机组的灭火系统有气体灭火系统、液体灭火系统、干粉灭火系统。
为了保证风力发电机组灭火系统能快速有效灭火,一般选择配套可靠性、稳定性好的自动灭火系统。
目前风电机组自动灭火系统基本都布置在机舱和塔底两个部位,机舱灭火系统包括机舱机械区域和机舱控制柜区域,塔底灭火系统包括塔底变压器区域和塔底电气柜区域;检测系统通过温度探测器、烟感探测器、火焰探测器等仪表检测气体、温度、火灾信号并启动报警,火灾信号传递给控制系统,控制系统判断火灾级别并按级别发出控制命令,相应区域喷嘴开启喷射灭火剂实现灭火。
现场中自动灭火系统有的风机独立设置,有的接入主控系统(SCADA)实现在线监控,在线检测配套上视频监控系统可以准确直观的发现并操作灭火系统,实现自动或者强制手动启动灭火系统工作。