风力发电机组火灾原因分析及对策.pdfVIP

一、风力发电机组成

（一）风轮。大型风力发电机的风轮结构分为水平轴、垂直轴达拉斯和扩散体三

种。风轮叶片通常是三片。叶片材料主要是增强型树脂玻璃纤维、增强型聚酯玻

璃纤维和碳纤维，表面涂层为浅灰色以防光反射。风轮的运行是全自动的。风速

达到切入风速3-4m/s时，风轮起动。发电机通过控制器软切换并网。

（二）齿轮箱。低速直接驱动采用无增速齿轮箱；混合驱动采用一级齿轮传动；

高速驱动有多级齿轮箱。多级齿轮箱的第一级是结构紧凑且坚固的高转矩行星齿

轮，第二和第三级为旋转级。齿轮箱内的冷却油与发电机冷却系统的热交换器相

连。系统监控油温以确保冷却油保持恒定或最佳温度值。

（三）发电机。目前，兆瓦级风力发电机以双馈异步发电机为主，电励磁同步发

电机和永磁同步发电机也在不断发展。发电机设计性能应满足高效率最佳运行，

适合宽范围转速调节，采用F级绝缘，可工作在B级绝缘，这样可延长发电机寿

命。发电机安装在机舱内比安装在塔底地面有利于空气流通散热。

（四）偏航系统。偏航系统采用四点球轴承回转环，确保风轮处于正确的风向位

置。偏航操作由三个行星齿轮完成，每一个由电力电子控制的电机驱动，这样偏

航齿轮的负荷大小均匀。偏航制动由六个液压制动器控制的大盘制动，且每一个

偏航齿轮独立制动，整个系统保证偏航控制平滑。偏航系统有两个独立的风向标

检测风速并送主计算机，保证风能最佳利用且驱动链应力最小。

（五）雷电保护。风力发电机的塔架一般有圆锥形钢结构和梯形栅格钢结构两种。

塔架基础采用地下钢筋混凝土结构。随着塔身高度增加，风轮叶片遭受雷击的概

率也增加，必须设计防雷系统。

-逆变控制器，以及有源滤波和无

功补偿。信号处理通常有两个独立的计算机或高速数字信号处理芯片。主机在地

面控制室的开关柜内，从机设在机舱内。风力发电机完全实现远程监控，从远程

计算机可读取所有风轮数据。

二、风电机组火灾危险性

在任何地方，风电机组和电器设备的运行区域都是在位于距地面50米以上的高

度，且无人值守。由于灭火条件不佳，因此火灾的发生对风力发电机组往往产生

毁灭性的损失。风电机组火灾危险性如下：

（一）电气系统分布广泛，线路隐蔽。火灾隐患时间长且不易发现。

（二）机舱中强气流的狭小空间内容纳了各种机械和电气设备。

（三）风力发电机组内部存在着大量的隔音泡沫、油污、润滑用油、变压器油等

可燃、易燃材料不仅增加了危险，同时也会加快火焰蔓延的速度。

（四）设备长时间持续运行，工作环境复杂，零下40度到零上50度。

（五）风电场均地处偏远，不易救援。机舱位于高空，灭火条件困难。

（六）发电机组价格昂贵，灭火剂选用不当造成二次伤害。

三、风电机组发生火灾的原因

造成风力发电机组火灾的原因很多，针对国内外造成风力发电机组火灾案例的分

析，可概括为以下几个方面：

（一）由雷击导致火灾。大量火灾数据显示，雷击是引起风力发电机组火灾的主

导原因之一。风力发电机组处于50m以上的高空，如没有避雷设施或设施维护不

当，因雷击导致火灾的风险就特别高。若安装的避雷针接触电阻太高，则遭受雷

击是无法避免的。

电气短路引发火灾。变压器本体故障或污闪引发电气短路。火灾由接地故

障、电路短路及产生的电弧等造成部件过载，继而过热引起。污闪是指电气设备

绝缘表面附着的污秽物在潮湿条件下，其可溶物质逐渐溶于水，在绝缘表面形成

一层导电膜，使绝缘子的绝缘水平大大降低，在电力场作用下出现的强烈放电现

象。

（三）润滑油泄漏引起火灾。风力发电机组或其中部件的缺陷，如泄露或液压系

统受污染，会增加火灾风险。另外，由于过载或电机润滑故障等原因，使风力发

电机组设备过热，从而使润滑油等易燃材料与高温表面接触也能引起易燃物燃烧。

（四）过热引发火灾。如果风力发电机组的空气动力制动发生故障，一般采用机

械制动的方式使转子减速，而产生的热量易使可燃物质燃烧。若发生紧急制动现

象，机械制动产生的飞溅火花也能点燃远处的可燃金属，产生较高的火灾风险。

四、消防技术系统和管理系统

风电机组消防安全是“人—机—环境”系统相互协调的一个最佳“秩序”状态。

其消防安全工作，是由火灾事故的预防和火灾发生后损失的控制两个方面构成的。

要实现本质安全，一方面要在技术上采取措施，使“机—环境”系统具有保障安

全状态的能力，另一方面要管理协调“人—机”系统的关系，以实现整个系统的

安全。

（一）消防技术系统组成和设置。

为使风力发电机组的消防技术系统具有高