風力發電機組典型火災原因與防火策略分析

摘要：

隨著全球對可再生能源需求的不斷增加，風能作為清潔能源的重要組成部分，其重要性日益凸顯。然而，風力發電機組在運行過程中將面臨火災等安全隱患，嚴重威脅著風電場的安全與經濟效益。本文旨在深入分析風力發電機組典型的火災原因，并探討相應的防火與消防策略，為風電行業的安全發展提供工程指導。總結電氣故障、材料老化、機械故障及人為疏忽等引起火災的主要原因，并提出包括設備巡檢、防雷設計、自動消防設施應用在內的綜合防火策略。

關鍵詞：風力發電機組；火災原因；防火策略

引言

風力發電作為實現“雙碳”目標的總抓手，在全球能源結構轉型中扮演著重要角色。隨著風力發電技術的不斷進步和風電裝機容量的快速增長，其安全性和可靠性問題也日益受到關注。風力發電機組由于其復雜的結構和運行環境，容易發生火災等安全事故，不僅造成巨大的經濟損失，還可能對生態環境產生不良影響。因此，深入研究風力發電機組的火災原因，并制定相應的消防策略，對于保障風電行業的健康發展具有重要意義。

一、風力發電機組典型火災原因分析

（一）電氣故障

電氣故障作為風力發電機組突發情況之一，涵蓋頻率調節器故障、發電機繞組短接、控制體系及頻率調節器故障等。變頻器內部組件的磨損或衰退將會引起電流激增，從而誘發溫度異常升高可能導致明火，從而引發風機倒塌事故。另外，控制單元及變頻裝置內部組件松動狀況、接觸器故障等多種故障，可能誘發電火花，成為火災發生的主要原因。電氣系統的復雜性和高電壓工作，可能使微小的電氣故障引發火災事故。

（二）材料老化

風力發電機組長期在戶外惡劣環境中運行，普遍存在材料老化問題。機艙的隔音材料、油污、滑油以及變壓器油等可燃、易燃材料在持續高溫狀態、潮濕鹽堿環境下，容易發生老化衰變，大大增加火災的可能性。這些材料一旦被引燃，火勢將迅速擴散難以掌控，尤其是這類老舊材料靠近運行中的電氣系統組件和機械部位時，將大大增加火災發生可能性。

（三）機械故障

機械故障是引發風力發電機組火災的主要原因之一，發電機軸承溫度異常、制動系統高溫等機械故障都可能成為火災的點燃源。例如，電動機軸承部件自動潤滑系統發生故障或潤滑油質量下降，將會引起軸承過熱，引燃周圍的易燃物。制動系統的剎車片和剎車盤磨損嚴重，在緊急制動時容易摩擦產生火苗，點燃周邊的可燃物。定期對風電機組傳動系統及制動系統進行維護和檢查，將會大大降低機械故障引發機艙著火的可能性。

二、風力發電機組防火消防策略

（一）加強設備巡檢與維護

定期對風力發電機組進行檢查和維護是預防火災的基礎策略，對電力組件、機械設備潤滑系統工作狀況及耗損狀況進行徹底審查。電氣元件作為風力發電機組核心部件，其正常運行對避免火災非常關鍵。需要定時檢查電線、連接器、調制解調器等重要部件，確保無破損、松動、短路情況。同時，對機械設備和潤滑設施的檢查也同樣重要。由于軸承溫度升高、潤滑油品質降低等機械故障可能會引起火災，一旦發現損壞或老化的部件，應馬上更換，避免潛在的安全隱患^[1]。除了對關鍵系統的檢查外，清理機艙內的油污、毛絮等易燃物也是防火工作的重要一環。因可燃物在高溫環境或電火花等影響下很可能觸發火警，需要維持機艙內部的清潔環境。同時，保障接地端點穩固、可靠也是防火裝備的關鍵環節。接地保護系統具備導流作用，能將設備內部的故障或雷電造成的電流引入地下，進而避免電流超過安全閾值引發火災。應經常檢查接地設施接線狀況和接地電阻值，保證其達到安全要求。在強化機械設施檢測和保養期間，要重視對維修技術人員的教育培訓。維護人員是消防安全的核心保障，每個人的安全意識和應對突發情況的能力直接影響風力發電機組的穩定運作。應經常對員工開展安全教育培訓，增強辨認和排除安全風險的能力。同時，須擬定周密的應急措施計劃，實施周期性訓練和評估，確保員工在火災發生時，能迅速、有效做出應對。

（二）完善防雷設計

針對雷擊引發的火災風險，完善風電機組的防雷設計至關重要。風力發電機組作為高聳的建筑物，在雷電天氣中容易遭受雷擊。根據風力發電機的規格和當地氣象條件，制定切實可行的雷電過壓防護策略，涵蓋避雷針安裝、接地構造和雷電引流裝置的施工等多個方面。采取恰當辦法確保雷電流能夠迅速、高效引入地面，防止雷擊對風力發電機組造成損害。定期對風機避雷設施進行檢查和維護。應對防雷裝置、接地設施重要部分進行查驗和維護，保證其良好運行狀態。在雷電多發時段，應強化監控和預防，實施應急方案應對潛在的雷擊風險。例如，應增加監管和審查頻率，迅速識別并應對可能的雷擊風險。同時，應用現代氣候觀測手段，對雷電現象進行及時監管和警示，為風力發電機組的防雷措施給予堅實支持^[2]，詳情如圖1所示。

（三）應用自動消防設施

在風力發電機組中應用自動消防設施是確保風力發電機組安全可靠運行、增強防火能力的核心措施。溫度監管設備采用精密測溫儀器，持續跟蹤風力發電機組部件多個關鍵位置的溫度波動，若溫度超出設定范圍，立刻啟動報警機制。煙霧探測器通過偵測氣體中的煙霧成分，對初起火勢進行立即響應。一些監控儀器可以全天候持續運作，保障火災情況的快速探測。一旦監測儀器探知火災，即刻啟動報警，通過互聯網傳送至應急指揮部，完成遠程報警告知。這種傳遞方式顯著減少了反應時間，為后續救火行動贏得寶貴時間。設備還允許手動激活滅火系統，依據火災程度立即作出響應。針對風力發電設施的特殊需求，挑選適宜的滅火材料和設備極其關鍵。由于熱氣混合物滅火系統具有非導電性、抗腐蝕性，適應極端溫度環境，在風力發電領域得到廣泛運用。滅火設備能夠發生火災時迅速噴灑滅火介質，有效抑制火勢蔓延，對風力發電機組不會造成附加損害。此外，超細干粉滅火裝置和全氟己酮氣體自動滅火裝置也是常用的選擇，具有滅火能力強、無殘留、環保等優點，適用于不同類型的火災場景。除自身先進滅火設備外，必須在風力發電站周邊構建阻燃隔離帶等固定防火設施，避免潛在的復合火險隱患，阻火墻能顯著阻擋火焰擴散，為救火作業提供有利環境^[3]。

（四）制定應急預案與演練

風力發電站作為綠色能源集散地，其正常運轉對確保電力供應起到關鍵作用。火災風險是風電設施面臨的重大風險之一，編制切實可行的應急預案并定期訓練是提升風力發電站消防水平的關鍵環節。例如，火災事件應急響應涵蓋報警流程、初期滅火措施、撤離計劃、協調救援資源和災后重建任務等。這些內容的編制需要充分考慮風電場所特有的實際情況，如地理位置的特殊性、設備配備、人員配置等，確保計劃的適用性與執行力度。定期安排風力發電廠運維人員和技術人員進行應急演練同樣非常關鍵。借助火災演練，能夠檢驗其實施成果，提升團隊成員的應對技能和協作效率。在演練階段，應模仿逼真的火災情境，讓員工依據預案進行實操練習，找出當前的不足與短板。針對訓練過程的不足，應進行調整與優化，保障方案不斷完善。在配合過程中，練習頻次和節奏是確保效果的關鍵。一般來說，風電場應每年至少進行兩次全面的應急演練，并針對特定場景或設備進行不定期的專項演練^[4]。

（五）加強行業標準與監管

風力發電能量轉換作為可再生能源的重要組成部分，其安全挑戰逐漸受到重視。加大規范化建設和監管力度是核心策略，需要各管理部門制定更加詳細、綜合性的風力發電設備防火標準，同時制定設備材料、電力系統設備、消防設備相關的連接規定。與此同時，加大對風電工程的監管力度，保障其按照規范執行和運作。在技術規范領域，我國已經制定了細致的管理規定，規范風力發電機組的安全控制。《風力發電機組安全規范》明確了設備材料的防火標準和阻燃特性，避免火勢擴散。針對電力系統，規范也給出了詳細的安全要求，涵蓋電線布局的合理性、過載防護裝置的部署等，減少因電氣故障導致的火災事件^[5]。另外，《風電基地消防安全管理細則》明確了風電基地應配備火災預警系統、自動噴淋系統或氣體消防系統等各類滅火裝置，并設定了滅火裝備配置規范和緊急疏散通道布局規定等。相關機構應經常對風電場實施安全與消防審查與評價，保證依據制定的標準規范施工^[6]。

結語

風力發電機組火災原因復雜多樣，包括電氣故障、材料老化、機械故障、人為疏忽以及環境因素等。為了有效預防和控制火災事故的發生，需要從設備巡檢維護、防雷設計完善、自動消防設施應用、應急預案制定與演練以及加強行業標準與監管等多個方面入手，制定綜合的防火策略。通過科學管理和技術創新，不斷提高風力發電機組的防火能力，為風電行業的可持續發展提供堅實保障。未來，隨著風電技術的不斷進步和應用領域的不斷拓展，防火安全將更加受到重視^[7]。

參考文獻

[1]趙發明.風力發電機組火災事故原因及防范措施[J].科技創新與應用，2023，13（22）：112-116.

[2]賀俊華.風力發電機組加裝自動消防裝置方案探究[J].消防界（電子版），2022，8（23）：10-12.

[3]付雪輝.淺析自動消防系統在風力發電機組中的應用[J].紅水河，2020，39（05）：54-56+61.

[4]劉卿.風力發電機組典型火災原因分析與消防系統[J].科技創新與應用，2013（05）：121-122.

[5]焦宇，陳冉，陳曉曉，等.通風工況下風力發電機艙火災場景特性模擬[J].安全與環境工程，2022，29（04）：255-264+272.

[6]朱謹益，蔣冒閏，廖永強.光纖測溫系統在風力發電機組中的應用研究[J].四川水力發電，2022，41（01）：24-26+42.

[7]謝曄.氣體滅火設備應用于風力發電機艙中的測試方法探討[J].產業與科技論壇，2022，21（01）：36-37.

作者簡介：陳帥帥（1991— ），男，漢族，天津人，本科，中級工程師，研究方向：風力發電。