作者簡介：

馬永亮（1988— ），男，彝族，云南鶴慶人，本科，助理工程師，研究方向：風(fēng)力發(fā)電。

摘要：

隨著風(fēng)力發(fā)電在全球能源結(jié)構(gòu)中的地位日益凸顯，風(fēng)電場的安全問題也備受關(guān)注。集電線路作為風(fēng)電場電能輸送的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其火災(zāi)事故不僅會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，還可能導(dǎo)致環(huán)境問題和電力供應(yīng)中斷。本文深入分析了風(fēng)電場集電線路火災(zāi)的成因，包括線路故障、設(shè)備老化、自然因素、運(yùn)維管理等方面?；诨馂?zāi)成因，針對(duì)性地提出了一系列消防防護(hù)策略，包括優(yōu)化線路設(shè)計(jì)、加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)與管理、配置消防設(shè)施、建立智能監(jiān)控與預(yù)警系統(tǒng)、加強(qiáng)人員培訓(xùn)與管理等，旨在提高風(fēng)電場集電線路的消防安全水平，保障風(fēng)電場穩(wěn)定運(yùn)行，為風(fēng)電行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供有力的技術(shù)支持與安全保障。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電場集電線路；火災(zāi)成因；消防；策略

引言

風(fēng)能作為一種清潔、可再生的能源，在全球范圍內(nèi)得到了廣泛開發(fā)與利用。風(fēng)電場的規(guī)模不斷擴(kuò)大，集電線路的長度和復(fù)雜度也隨之增加。然而，風(fēng)電場集電線路火災(zāi)事故時(shí)有發(fā)生，給風(fēng)電企業(yè)帶來了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。深入研究集電線路火災(zāi)成因，制定有效的消防防護(hù)策略，已成為風(fēng)電場安全管理領(lǐng)域的重要課題。

一、風(fēng)電場集電線路火災(zāi)成因

（一）線路故障

1.短路故障

集電線路長期處在戶外惡劣環(huán)境中，紫外線輻射、風(fēng)沙侵蝕、溫度變化等因素會(huì)導(dǎo)致絕緣材料老化、龜裂，降低絕緣性能。例如，在一些高海拔、強(qiáng)紫外線地區(qū)的風(fēng)電場，線路絕緣老化速度明顯加快，絕緣電阻降低，容易引發(fā)短路。另外，施工過程中的不當(dāng)操作、線路長期振動(dòng)或遭受外力撞擊等都可能造成導(dǎo)線絕緣層破損。例如，在風(fēng)機(jī)吊裝作業(yè)時(shí)，若不小心碰撞到集電線路，可能使絕緣層受損，進(jìn)而引發(fā)短路故障[1]。

2.過載故障

在風(fēng)速突變或風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)故障時(shí)，風(fēng)機(jī)可能出現(xiàn)過載運(yùn)行，輸出功率遠(yuǎn)超集電線路的額定承載能力，導(dǎo)致線路電流過大，發(fā)熱嚴(yán)重。例如，在強(qiáng)風(fēng)切變情況下，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速急劇上升，功率輸出失控，使集電線路過載。另外，集電線路在設(shè)計(jì)初期若未充分考慮風(fēng)電場的遠(yuǎn)期擴(kuò)容規(guī)劃或?qū)︼L(fēng)機(jī)的發(fā)電能力預(yù)估不足，可能導(dǎo)致線路載流能力與實(shí)際需求不匹配，在后期運(yùn)行中容易因過載而引發(fā)火災(zāi)。

（二）設(shè)備老化

1.電纜老化

電纜隨著使用年限的增加，其內(nèi)部的絕緣介質(zhì)會(huì)逐漸失去彈性，出現(xiàn)硬化、脆化等現(xiàn)象，導(dǎo)致絕緣性能下降。一般電纜的使用壽命在20年—30年左右，超過這個(gè)期限，火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)顯著增加。電纜在運(yùn)行過程中，由于制造工藝缺陷或長期受到電場作用，可能在絕緣內(nèi)部產(chǎn)生局部放電現(xiàn)象。局部放電會(huì)逐漸侵蝕絕緣材料，形成碳化通道，最終引發(fā)絕緣擊穿和火災(zāi)[2]。

2.電氣設(shè)備老化

斷路器、隔離開關(guān)等開關(guān)設(shè)備的觸頭在長期開合操作過程中，會(huì)因電弧燒蝕、機(jī)械磨損等原因?qū)е陆佑|電阻增大。接觸電阻增大后，觸頭在運(yùn)行時(shí)會(huì)發(fā)熱，溫度過高時(shí)可能引燃周圍的絕緣材料，引發(fā)火災(zāi)。此外，風(fēng)電場中的變壓器若散熱不良，會(huì)使油溫升高，加速絕緣油老化和分解。當(dāng)絕緣油分解產(chǎn)生的可燃?xì)怏w在變壓器內(nèi)部積聚到一定濃度，遇到火花或高溫時(shí)就會(huì)發(fā)生爆炸和火災(zāi)。

（三）自然因素

1.雷擊

風(fēng)電場多位于開闊地帶，遭受直擊雷的概率較高。當(dāng)直擊雷擊中集電線路或電氣設(shè)備時(shí)，雷電流瞬間通過，會(huì)產(chǎn)生極高的熱量，使線路絕緣瞬間擊穿，引發(fā)短路起火。例如，在雷電活動(dòng)頻繁的山區(qū)風(fēng)電場，直擊雷導(dǎo)致的線路火災(zāi)事故時(shí)有發(fā)生。雷電放電時(shí)在周圍空間產(chǎn)生的交變電磁場，會(huì)在集電線路上感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)。如果感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)足夠大，會(huì)使線路絕緣層被擊穿，造成線路故障，進(jìn)而引發(fā)火災(zāi)。

2.強(qiáng)風(fēng)

在強(qiáng)風(fēng)作用下，尤其是風(fēng)速處于特定區(qū)間且風(fēng)向穩(wěn)定時(shí)，集電線路的導(dǎo)線會(huì)發(fā)生舞動(dòng)現(xiàn)象。導(dǎo)線舞動(dòng)會(huì)使導(dǎo)線之間、導(dǎo)線與桿塔之間發(fā)生頻繁的摩擦和碰撞，導(dǎo)致導(dǎo)線磨損、絕緣損壞，甚至可能造成導(dǎo)線斷裂，引發(fā)接地短路火災(zāi)[3]。強(qiáng)風(fēng)可能將周邊的樹枝、塑料布、風(fēng)箏等異物吹到集電線路上，造成線路相間短路或接地短路，從而引發(fā)火災(zāi)。

（四）運(yùn)維管理因素

1.巡檢不到位

運(yùn)維人員未按照規(guī)定的巡檢周期和路線對(duì)集電線路進(jìn)行巡檢，可能遺漏線路存在的安全隱患，如導(dǎo)線的輕微損傷、絕緣子的放電痕跡等。這些隱患在長時(shí)間未被發(fā)現(xiàn)和處理的情況下，可能逐漸發(fā)展成嚴(yán)重的故障，引發(fā)火災(zāi)。在巡檢過程中，若巡檢人員專業(yè)技能不足，不能準(zhǔn)確識(shí)別線路的異常狀態(tài)，也會(huì)導(dǎo)致隱患無法及時(shí)排除。

2.維護(hù)不及時(shí)

對(duì)于發(fā)現(xiàn)的線路或設(shè)備缺陷，如電纜接頭松動(dòng)、電氣設(shè)備參數(shù)異常等，如果沒有及時(shí)進(jìn)行修復(fù)和調(diào)整，會(huì)使故障風(fēng)險(xiǎn)不斷累積。例如，電纜接頭松動(dòng)會(huì)導(dǎo)致接觸電阻增大，發(fā)熱加劇，若不及時(shí)緊固，最終可能引發(fā)火災(zāi)。定期的預(yù)防性試驗(yàn)和維護(hù)工作未有效開展，如電纜絕緣預(yù)防性試驗(yàn)、電氣設(shè)備的定期檢修等，無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的故障因素，增加火災(zāi)發(fā)生的可能性。

二、風(fēng)電場集電線路消防防護(hù)策略

（一）優(yōu)化線路設(shè)計(jì)

在進(jìn)行集電線路規(guī)劃時(shí)，應(yīng)充分利用地理信息系統(tǒng)（GIS）以及其他先進(jìn)的技術(shù)手段，對(duì)風(fēng)電場周邊的地理環(huán)境、氣象條件、雷電活動(dòng)分布等進(jìn)行深入細(xì)致的分析和研究。這樣做是為了能夠盡可能地規(guī)避那些雷擊高發(fā)區(qū)域、容易發(fā)生山體滑坡或泥石流的危險(xiǎn)地帶以及強(qiáng)風(fēng)走廊等潛在的危險(xiǎn)地段。例如，通過分析歷史氣象數(shù)據(jù)和地形地貌數(shù)據(jù)，可以選擇那些地勢(shì)相對(duì)平坦、雷電活動(dòng)相對(duì)較少的區(qū)域作為線路走廊。此外，增加線路與周邊建筑物、樹木等潛在障礙物的安全距離至關(guān)重要。在通常情況下，集電線路與建筑物之間的水平距離至少應(yīng)保持在5米，而與樹木之間的垂直距離至少應(yīng)保持在3米，這樣可以顯著減少異物掛線的風(fēng)險(xiǎn)以及因周邊物體倒塌而引發(fā)線路故障的可能性。在材料選擇方面，應(yīng)優(yōu)先考慮使用高質(zhì)量的絕緣材料，如交聯(lián)聚乙烯（XLPE）絕緣電纜，這種材料因其出色的耐熱性、耐老化性和機(jī)械性能，能夠顯著提高線路的絕緣水平。同時(shí)，根據(jù)風(fēng)電場的裝機(jī)容量以及遠(yuǎn)期規(guī)劃，合理確定集電線路的導(dǎo)線截面，確保線路具備足夠的載流能力，從而有效避免因過載而導(dǎo)致的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。

（二）加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)與管理

建立健全風(fēng)電場集電線路的設(shè)備管理制度，定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和管理。（如表1所示）。同時(shí)，在風(fēng)電場內(nèi)進(jìn)行施工作業(yè)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)程，辦理動(dòng)火作業(yè)許可證，并配備必要的滅火器材和防火措施。對(duì)于老化嚴(yán)重、性能不符合要求的電纜和電氣設(shè)備，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行更新?lián)Q代。例如，將老舊的油浸式變壓器更換為干式變壓器，干式變壓器具有更好的防火性能，不易發(fā)生火災(zāi)事故。對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行技術(shù)升級(jí)，如為電氣設(shè)備安裝智能監(jiān)測裝置，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障隱患并報(bào)警。

（三）配置消防設(shè)施

在集電線路沿線的電氣設(shè)備處，如箱式變壓器、開關(guān)設(shè)備箱等，應(yīng)配備合適的滅火器材（如表2所示），以確保在發(fā)生火災(zāi)時(shí)能夠迅速有效地進(jìn)行滅火作業(yè)，從而最大限度地減少財(cái)產(chǎn)損失和保障人員安全。此外，建立火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)至關(guān)重要。該系統(tǒng)應(yīng)采用多種探測器相結(jié)合的方式，包括感溫探測器、感煙探測器以及火焰探測器，以實(shí)現(xiàn)對(duì)集電線路和電氣設(shè)備的全方位、無死角監(jiān)測。例如，在電纜橋架上安裝感溫探測器，在電氣設(shè)備室內(nèi)安裝感煙探測器和火焰探測器，以便在火災(zāi)發(fā)生初期即能探測到火災(zāi)信號(hào)，并立即向監(jiān)控中心發(fā)出報(bào)警。同時(shí)，應(yīng)設(shè)置手動(dòng)報(bào)警按鈕，以便運(yùn)維人員在發(fā)現(xiàn)火災(zāi)跡象時(shí)能夠及時(shí)手動(dòng)報(bào)警。手動(dòng)報(bào)警按鈕應(yīng)安裝在易于操作的位置，如巡檢通道、設(shè)備操作間等，確保在緊急情況下能夠迅速被使用。

（四）建立智能監(jiān)控與預(yù)警系統(tǒng)

建立一個(gè)高效的智能監(jiān)控系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測各種環(huán)境和設(shè)備狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的風(fēng)險(xiǎn)和問題，以提高安全性和效率（如表3所示）。除此之外，建立有效的預(yù)警機(jī)制也是不可或缺的。當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)檢測到異常數(shù)據(jù)時(shí)，如線路溫度超過設(shè)定的預(yù)警值、電氣設(shè)備運(yùn)行參數(shù)出現(xiàn)異常等，系統(tǒng)將自動(dòng)發(fā)出預(yù)警信號(hào)。這些預(yù)警信號(hào)可以通過多種方式傳遞給運(yùn)維人員，包括但不限于短信、郵件等通知方式，確保相關(guān)人員能夠迅速響應(yīng)并采取必要的措施。為了進(jìn)一步加強(qiáng)應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的能力，制定完善的應(yīng)急處置預(yù)案是必不可少的。在火災(zāi)發(fā)生的情況下，能夠迅速啟動(dòng)應(yīng)急響應(yīng)，組織人員進(jìn)行滅火和搶修工作。因此，應(yīng)急處置預(yù)案應(yīng)包括火災(zāi)報(bào)警響應(yīng)流程、滅火組織與分工、設(shè)備搶修方案、人員疏散等內(nèi)容。這樣的預(yù)案能夠確保在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，每個(gè)成員都清楚自身的職責(zé)和行動(dòng)方案，從而提高整體的應(yīng)急反應(yīng)速度和效率，最大程度地減少火災(zāi)造成的損害[4]。

（五）加強(qiáng)人員培訓(xùn)與管理

為了確保風(fēng)電場的安全運(yùn)行，應(yīng)定期組織運(yùn)維人員參加全面的消防安全知識(shí)培訓(xùn)。這些培訓(xùn)內(nèi)容涵蓋了電氣火災(zāi)成因、預(yù)防措施以及滅火器材的正確使用方法等。邀請(qǐng)經(jīng)驗(yàn)豐富的消防專家來授課，他們不僅傳授理論知識(shí)，還結(jié)合真實(shí)發(fā)生的案例進(jìn)行深入分析和講解，從而有效提升運(yùn)維人員在消防安全方面的意識(shí)和緊急情況下的應(yīng)對(duì)能力。此外，開展一系列電氣設(shè)備操作與維護(hù)的技能培訓(xùn)，確保運(yùn)維人員能夠熟練掌握集電線路和電氣設(shè)備的操作規(guī)程、維護(hù)要求以及處理常見故障的方法，從而顯著減少因操作不當(dāng)而引發(fā)火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)。為了進(jìn)一步加強(qiáng)風(fēng)電場的運(yùn)維管理，應(yīng)建立一整套風(fēng)電場運(yùn)維管理制度。這套制度應(yīng)詳細(xì)規(guī)定巡檢周期、巡檢內(nèi)容、維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)、故障處理流程等關(guān)鍵要素。同時(shí)，強(qiáng)化對(duì)運(yùn)維人員巡檢和維護(hù)工作的監(jiān)督考核，以確保這些制度能夠得到嚴(yán)格執(zhí)行。例如，制定標(biāo)準(zhǔn)化的巡檢記錄表格，要求運(yùn)維人員在巡檢過程中詳細(xì)記錄線路和設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。對(duì)于那些未能按照規(guī)定進(jìn)行巡檢或記錄不完整、不準(zhǔn)確的人員，應(yīng)根據(jù)情況給予相應(yīng)處罰，以此來保證巡檢工作質(zhì)量和效率。

結(jié)語

風(fēng)電場集電線路火災(zāi)成因復(fù)雜多樣，涉及線路故障、設(shè)備老化、自然因素、運(yùn)維管理因素等多個(gè)方面。通過優(yōu)化線路設(shè)計(jì)、加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)與管理、配置消防設(shè)施、建立智能監(jiān)控與預(yù)警系統(tǒng)、加強(qiáng)人員培訓(xùn)與管理等一系列消防防護(hù)策略的實(shí)施，可以有效降低風(fēng)電場集電線路火災(zāi)事故的發(fā)生概率，提高風(fēng)電場的消防安全水平，保障風(fēng)電場安全穩(wěn)定運(yùn)行，為清潔能源的可持續(xù)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。在未來的風(fēng)電場建設(shè)和運(yùn)營過程中，還需要不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步完善消防防護(hù)措施，以應(yīng)對(duì)不斷變化的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)挑戰(zhàn)。

參考文獻(xiàn)

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