风力发电机组防火标准

根据承保人的损失经验，风机火灾可导致重大财产损失以及昂贵的后续损失， 如下面相关举例，但不涉及风机停机和责任声明等。 3.1.1 财产风险
风机火灾可能在以下部件发生： ■ 机舱内，
■ 塔基内， ■ 风场及风机变电站内。
如今，对于大多数新装风机，以下部件通常安装在发动机舱内： ■ 开关装置，逆变器，控制柜， ■ 变压器
风机及其配件的制造厂家和业主对其工作范围都负有责任。 状态监控系统并不能取代风机必须的维护保养（同见5.1.6）。 以下段落描述的安全措施信息并不要求完全做到，也不会让相关人员不承受法 律上的义务和规范。 现行出版资料基于现有的损失经验及对达不到预期相关安全要求的分析。 如有任何关于风险评估的基本改动，此标准将进行更新。 此标准遵守法律规章制度和相关法则，包含了最现代化安全技术。 2 应用范围 该标准是针对桁架式塔架或塔式风机的装机计划和运行编写的。 防火理念适用于单个风机以及陆地/海上风场。 风机防火要求涉及整个系统，包括系统特有的高危险区域如叶片，机舱（机壳）， 塔内部件和塔体。根据风险的种类需要采取不同的防火措施。 防火措施专为运行和运行过程中需要的维护和保养而设计。所有防火措施需要 在设备开始运行的同时装备齐全。 此标准中提及的防火措施不涉及风机安装阶段。
在暴露场所（通常具有高海拔）和大规模
图4: 滤波电容器爆裂 (来源:
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高建筑物以及其他场合的雷击的风险近年来都有所上升。 如没有避雷设施或设施维护不当，火灾风险特别高。若避雷针接触电阻太高，
雷击基本是无法避免的。 3.3.2 电气安装
除了雷击，风机电气安装不当也是引起风机火灾主要原因之一。火灾由过载继 而过热引起：接地故障，电路短路以及电弧产生。典型故障包括：
在风机损坏的情况下、通常会停机一段时间。停机数月也是正常现象。如机舱 完全损坏，停机时间将长达9~12个月。齿轮箱，电动机和变压器等部件的运送也需
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要很长时间。如海上风机损坏，附加的费用还包括气候和运输船对风机运输的影响。
如果损坏非常严重，从经济角度来分析，重建风机是明智的选择，业主需要受
官方指定。装配风机批准书通常指定风机型号，业主不可能在被毁坏场所安装一个
因此，火灾风险显著增加。由于机舱内技术设备的高度集中和易燃材料的使用， 火灾会迅速扩散，除此之外，塔体上部有被损坏的危险。如果机舱完全损坏，修复 费用可能会达到风机本身的价值。
关于海上风电场，由于使用特制船只、浮式起重机或电缆铺设船，相关费用大 大增多。在部分损失的情况下，整体损失费用大大增加。 3.1.2 停机操作
风力发电机组
防火标准
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此标准并非要一成不变遵守，在个例情况，保险公司有权利根据危 险评估采取其他安全措施，这些措施可能会和本技术规范有出入。
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风力发电机
防火标准 目录 1 预备知识 ……………………………………………………………………… 4 2 应用范围 ……………………………………………………………………… 4 3 风险……………………………………………………………………………… 5 3.1 财产及其后续损失…………………………………………………………… 5 3.2 损失举例 ……………………………………………………………….…… 6 3.3 火灾起因 …………………………………………………………….……… 7 4 防火目的及防火观念的建立 ……………………………………….………… 9 5 防护措施 ……………………………………………………………………… 11 5.1 降低火灾发生风险 ………………………………………………….……… 11 5.2 火灾监测和灭火…………………………………………………….……… 15 5.3 减少损失措施…………………………………………………….………….. 20 5.4 质量保证……………………………………………………………………… 20 6 参考文献/来源…………………………………………………….…………… 21
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此标准基本适用于新近建造的风机。在可能的情况下，已经建好的风机应尽量 配备此标准提及的防火措施。 3 风险
风力发电机与传统的发电系统不同，在于其最初的火灾有导致机舱完全损坏这 一风险特点。风险主要特征包括：
■ 机舱内高价值设备高度集中 ■ 机舱内潜在着火源集中，雷击风险增大 ■ 无人化运行模式 ■ 由于高度关系，不能依靠消防队灭火 ■ 由于地理位置关系，很难到达风机安装场所，特别对于海上风电 近年来，新近安装风机的平均每机安装容量在持续增长当中。
年份
平均每机容量[KW]
2002
1395
2003
1553
2004
1696
2005
1723
2006
1849
来源：德国风能研究所（DEWI）
表1：德国风机情况
全部风机装机量 13759 15387 16543 17574 18685
火灾后修复费用，以及风机和部件的维修费用随着装机容量的增长而增长，同 时，操作中断所导致的损失也随之增大。 3.1 财产及其后前可行的方式，在机舱或叶片着火的情况下，消防队不可能在风机火灾中
起作用。消防云梯不具备相应的高度，因此外部接近不了起火的机舱。使用云梯或 升降梯接近着火机舱，对消防员来说也是相当危险的。甚至在风机附近的地面上， 消防员都冒着被着火部件砸中的危险。基于目前的趋势，变压器都集中在机舱内， 消防员同时要注意高压电线。
■ 德国保险协会（GDV） 以及 ■ 德国劳氏船级社工业服务公司，风能分部（GL风能） 着手准备风机的防火标准。 此标准将介绍在风机运行这一特殊情况下典型的火灾风险。并在火灾风险分析 后给出一些防范事故损失的建议方法。 防火目标为减少事故发生率和风机潜在的火灾危险，除了探测，灭火和预防火 灾等火灾防护措施，还要求有过程安全措施和全面的控制技术/系统以监控过程的运 行和环境。必须保证能通过对系统故障的早期探测使风机进入安全的状态。 状态监控系统（CMS）可基本上避免机械引起的火灾损失。风机的维护和控制措 施，包括为避免损失而自动关闭的功能，可以通过对风机相关部件、模块的监测， 以及对其变化过程的记录资料来实现。以下方面必须全面考虑，确保进行专业的监 控，在有必要的情况下进行有条件的回应。 ■ 风机状态监控系统（CMS）在预想运行条件的适用性 ■ 状态监控范围 ■ 指示器和测量器（传感器） ■ 数据的捕捉、处理和传输 ■ 相关阀值 ■ 报警及报警复位 ■ 环境变化以及可能评估（诊断法） ■ 记录（数据储存）以及为预测环境变化所做的准备工作
余的液压油。
机舱和叶片必须作为整体来计算
损失。塔筒上部也因为高温的影响而损
坏。
风机停机了近150天，总损失将近
2，000，000欧元。
风机转子处避雷装置的错误安装
已导致多起风机火灾。
3.2.2 机械故障引起的火灾
双馈感应发电机滑环风扇损坏导
图1: 2004年受雷击的2MW风机(图片来源: HDI/Gerling)
不同型号的风机。以下情况除外：
■ 批准书失效，或
■ 并不需要重新提供电力
在以上两种情况下，需要新的审批程序，这也会延长风机停机时间。
假如一台风机装机容量为2MW，平均每年输出4000，000KWh电力，并假定此风机
工作寿命为20年。根据德国可再生能源法，上网电量损失近似达到5000欧元每星期。
此例源自2006年德国风能协会（BWE）市场调查。
如果风场中央变电所被火灾损坏，在损坏的同时所有相连工厂将与公用供能系
统断开，此时利益的损失与相连工厂数
息息相关。海上风电场中央变电所有着
特别高停止运行的风险，因为：
■ 包含大量独立风机
■ 如需要更换风机，功率越高的
风机需要越长的送货时间。
■ 风机很难按时送达，海上风机
货运时间还要受起重船性能影响。
3.2 损失举例
根据以往的损失经验，以下段落将介绍造 成火灾爆发和蔓延的典型起因。
陆上风电和海上风电火灾起因基本是相似 的。而对于海上风电场，由于其在环境的暴露 情况更恶劣，而且目前这方面经验缺乏，因技 术缺陷引发火灾的可能性更高。 3.3.1 由雷击导致火灾风险率呈上升趋势
大量火灾数据显示，雷击是引起风机火灾 主要原因之一。
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致1.5MW风机发动机舱完全烧毁。由旋转叶轮才生的火花，首先点燃了滤波器电控柜 里的滤波器垫板，进而烧坏绝缘罩。 总损失达到了800，000欧元。
图2: 1.5MW风机发动机舱烧毁图片（来源：Allianz）
图3: 被火灾毁坏的1MW风机电源开关(来源: Allianz)
3.2.3 由电气安装故障引起的火灾 1MW风机发动机舱中装有低压开关装置，而低压开关其中一个输入接点的连接
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1 预备知识 由于政府确定了这一目标：支持可再生能源并有效扩大其在总能源供应中的份
额，风力发电机近年来发展快速。除了地域扩大之外，风力发电机发展的一个显著 特点是其在尺寸（轮毂高度，风轮直径）和功率上的不断增大（2007年达到6MW）。
随着风机在功率上的增加，其集中的价值也越大，而且对风机稳定运行的要求 越来越强烈，再加上很多的风机事故损失的经验，使得：
有些损坏由并联谐振电路造成，电路由电容器（无功补偿或线性滤波器）和电 感（发电机，变压器，供能部件，扼流器等）组成，而这些部件的安全隐患在风机 设计当中并没有被充分考虑到。共振电路由谐波引起，共振现象生成的高强度电流 将电容器损坏。已损坏电容中电介质的损坏（通常由过载高压导致）会导致损失更 加严重，甚至会引起电容的爆裂。引起的火灾通常会导致无功补偿部件或逆变器的 完全损坏。放电电阻和扼流线圈组成的保护电 路在各个案例中未起到作用。 3.3 火灾起因
螺栓并没有上紧。接触高电阻使连接处产生高温并导致开关柜里易燃材料着火。位 于前方的熔断开关直到火灾破坏非常严重时才响应动作。相邻的控制器、逆变器和 开关柜都被完全损坏。机舱内部充满烟尘，尽管火灾中心温度很高，火焰未能蔓延 出金属的机舱。财产损失达到500，000欧元。 3.2.4 由谐振电路引起的火灾