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风力发电机组火灾原因分析及对策

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。

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（六）控制器。风轮功率控制采用大功率整流-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。

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（二）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