引言

隨著新能源發(fā)電技術(shù)的快速發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電作為清潔、可再生的能源形式，得到了廣泛應(yīng)用。雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)作為變速恒頻型發(fā)電系統(tǒng)，因其高效、靈活的特點，成為風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域的主流機型之一。然而，雙饋發(fā)電機在運行過程中可能遭遇多種故障，其中火災(zāi)風(fēng)險尤為突出。一旦發(fā)生火災(zāi)，不僅會造成嚴(yán)重的經(jīng)濟損失，還可能威脅人員生命與環(huán)境安全。因此，深入分析雙饋發(fā)電機故障引發(fā)火災(zāi)的風(fēng)險，并提出有效的消防對策，對于保障電力設(shè)施的安全運行具有重要意義。

一、雙饋發(fā)電機火災(zāi)風(fēng)險分析

（一）雙饋發(fā)電機故障類型及其成因

1.線路短路

在發(fā)電機系統(tǒng)的電路中，因受外部干擾或設(shè)備老化，短路現(xiàn)象時常發(fā)生。當(dāng)雷擊發(fā)生時，電壓瞬間可升至數(shù)百萬伏，發(fā)電機絕緣層可能遭遇破壞，從而引起電路故障。以風(fēng)力發(fā)電機組為例，其設(shè)定的電壓值為690伏特左右，而當(dāng)發(fā)生短路時，短時間內(nèi)流經(jīng)該系統(tǒng)的電流可能會激增到數(shù)千安培。實際案例顯示，絕緣材料可能因線路短路時電流激增至常態(tài)電流的五倍至十倍而溫度升高至 150^°C 以上，點燃絕緣材料，最終導(dǎo)致火災(zāi)的發(fā)生。詳情如表1所示。

2.設(shè)備故障

在運行過程中，轉(zhuǎn)子上繞組的溫度標(biāo)準(zhǔn)不應(yīng)超出

155^°C ，超過 200^°C 的極端高溫可能導(dǎo)致絕緣材料軟化甚至熔融，進而在特定條件下釀成火災(zāi)。部件間的相互作用可能產(chǎn)生火花現(xiàn)象。在雙饋發(fā)電系統(tǒng)中，滑環(huán)與電刷扮演著重要角色，兩者的接觸電阻維持在幾十毫歐范圍內(nèi)。然而，一旦電刷磨損過度，接觸電阻會顯著上升，由此引發(fā)局部過熱現(xiàn)象，詳情如表2所示。

3.輔助系統(tǒng)故障

在典型的風(fēng)電潤滑系統(tǒng)中，使用的潤滑油的閃點范圍介于 180^°C 至 220^°C 之間。當(dāng)潤滑油發(fā)生泄漏，并接觸到溫度已超過其閃點的設(shè)備表面時，其點燃變得極為

容易。在冷卻系統(tǒng)的運作中，若采用乙二醇作為易燃冷卻液，其閃點高達 111^°C ，此數(shù)值顯著低于安全操作溫度。若物質(zhì)泄漏至發(fā)熱設(shè)備表面，其點燃概率將顯著提高。

4.操作不當(dāng)

在雙饋發(fā)電機系統(tǒng)中，電氣設(shè)備如不符合規(guī)定，可能造成設(shè)備超負(fù)荷運作，這同樣是火災(zāi)發(fā)生的重要原因之一。以風(fēng)力發(fā)電場所廣泛應(yīng)用的電纜為例，這類電纜在常規(guī)條件下的電流負(fù)荷能力限定為300安培，若焊接過程中技術(shù)操作失誤或者電纜的型號規(guī)格不能滿足要求，其負(fù)荷可能超出500安培。電纜溫度會上升至 100^°C 以上，這一溫度遠(yuǎn)高于其正常工作溫度，從而直接導(dǎo)致火災(zāi)風(fēng)險[1]

（二）雙饋發(fā)電機火災(zāi)后果分析

風(fēng)力發(fā)電機組火災(zāi)可能造成嚴(yán)重后果。首先，設(shè)備損失方面，發(fā)電機作為核心設(shè)備，單臺價值高達數(shù)百萬元?；馂?zāi)可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)子、定子繞組等關(guān)鍵部件損毀，通常需要整體更換或大修，不僅造成直接經(jīng)濟損失，還會導(dǎo)致機組長時間停機，嚴(yán)重影響發(fā)電效益。其次，在人員安全方面，火災(zāi)產(chǎn)生的有毒煙霧和高溫環(huán)境對現(xiàn)場人員構(gòu)成雙重威脅。絕緣材料燃燒釋放的有害氣體會損害呼吸系統(tǒng)，同時高溫增加了人員受傷風(fēng)險。最后，環(huán)境方面的影響也不容忽視?；馂?zāi)會釋放二氧化碳、二氧化硫等污染氣體，絕緣材料和潤滑油燃燒產(chǎn)生的高碳污染物會對周邊生態(tài)環(huán)境造成破壞。這些污染物可能通過大氣擴散，影響范圍超出風(fēng)電場區(qū)域。值得注意的是，火災(zāi)造成的間接損失同樣重大。機組停運導(dǎo)致的發(fā)電量損失、維修期間的人力和物資投入以及可能面臨的環(huán)保處罰等，都會給風(fēng)電企業(yè)帶來沉重負(fù)擔(dān)。因此，必須高度重視風(fēng)電機組的火災(zāi)防范工作，采取有效措施降低火災(zāi)風(fēng)險。

二、雙饋發(fā)電機火災(zāi)應(yīng)對策略

（一)加強設(shè)備安全保護

1.配置故障保護裝置

對于雙饋發(fā)電機系統(tǒng)，故障保護裝置起到了關(guān)鍵的保護作用。過載保護器的主要功能在于監(jiān)控電路中的電流強度，一旦電流超過設(shè)定閾值，即刻采取措施，避免線路因過熱而造成火災(zāi)事故。假設(shè)限定電流為500安培，一旦電流超出，保護裝置將在短時間內(nèi)中斷供電。在過載保護器中，設(shè)定電流閾值，通常是額定電流的1.2倍至1.5倍，以此實現(xiàn)切斷電流的功能。假設(shè)電流值增至800安培，而電路的電阻值為0.01歐姆，由此產(chǎn)生的熱能將顯著增加，可能導(dǎo)致火災(zāi)，保護裝置會在電流增加后的

0.1秒內(nèi)被激活，以防止火災(zāi)發(fā)生。

2.防爆裝置

滑環(huán)和電刷作為易產(chǎn)生火花的重點部位，其防爆措施至關(guān)重要。研究表明，正常工況下滑環(huán)-電刷接觸電阻應(yīng)維持在10毫歐姆—50毫歐姆范圍內(nèi)。當(dāng)電刷磨損或接觸不良時，接觸電阻可能驟增至100毫歐姆以上，此時焦耳熱效應(yīng)會導(dǎo)致接觸面溫度急劇上升至 150^°C 的危險閾值，極易引發(fā)放電火花。為防范此類風(fēng)險，現(xiàn)代風(fēng)電機組采用多重防護設(shè)計。首先，選用耐溫等級超過 600^°C 的防爆外殼材料；其次，配置智能監(jiān)測系統(tǒng)實時追蹤接觸電阻變化;最后，設(shè)置泄壓通道，以疏導(dǎo)可能產(chǎn)生的爆炸壓力。這種復(fù)合式防護方案經(jīng)測試可將火花引發(fā)火災(zāi)的概率降低90%以上[2]

(二)優(yōu)化潤滑、冷卻液的管理

雙饋發(fā)電機雖然不涉及直接燃燒，但其輔助系統(tǒng)中的潤滑油和冷卻液仍存在火災(zāi)隱患。研究表明，常規(guī)礦物潤滑油的閃點通常在 180^°C-220^°C 范圍內(nèi)，而常用的乙二醇基冷卻液閃點約為 111^°C 。為提升安全性，建議采取以下措施：優(yōu)先選用閃點超過 250^°C 的高溫合成潤滑油；對冷卻系統(tǒng)實施溫度監(jiān)控，確保工作溫度低于閃點安全閾值（建議控制在閃點溫度的 80% 以下）；在關(guān)鍵部位加裝溫度傳感器，實時監(jiān)測油液溫度變化。通過這種多重防護策略，可有效降低輔助系統(tǒng)引發(fā)的火災(zāi)風(fēng)險。根據(jù)能量守恒定律：

Q=mcΔT

其中，Q為熱量， m 為潤滑油質(zhì)量， c 為比熱容， ΔT 為溫差。假設(shè)潤滑系統(tǒng)中油量為 10kg ，比熱容為 2.1kJ/kg?K ，溫度上升至 200^°C 時，儲存的熱量：

Q=10×2.1×(200-25)=3675kJ

如果不對系統(tǒng)內(nèi)部的熱量進行適當(dāng)控制，就可能使?jié)櫥偷拈W點被超越，進而引發(fā)火災(zāi)。在選擇過程中，應(yīng)尋求高閃點特性的燃料，同時實施嚴(yán)格的管理措施。

（三）強化設(shè)備維護保養(yǎng)

1.定期檢查與保養(yǎng)

雙饋發(fā)電機的維護工作是預(yù)防火災(zāi)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，需要建立系統(tǒng)化的維護管理體系。以電刷－滑環(huán)系統(tǒng)為例，必須嚴(yán)格執(zhí)行以下維護標(biāo)準(zhǔn)。電刷需每運行5000小時進行全面檢查，磨損量嚴(yán)格控制在1毫米以內(nèi)，確保接觸電阻不超過0.02歐姆的安全閾值；滑環(huán)需每10000小時進行專業(yè)保養(yǎng)，保持表面光潔度，防止運行溫度從正常工況的 80^°C 異常升高至 150^°C 以上的危險范圍。為提升維護效果，建議采用紅外熱成像等先進檢測技術(shù)，實時監(jiān)測關(guān)鍵部件的溫度變化。同時，要建立完整的維護檔案，記錄每次檢查的參數(shù)數(shù)據(jù)，便于追蹤設(shè)備狀態(tài)變化趨勢。維護人員需經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)，熟練掌握檢測儀器的使用方法和判斷標(biāo)準(zhǔn)。這些維護措施不僅能有效控制接觸電阻和運行溫度在安全范圍內(nèi)，還能延長設(shè)備使用壽命。通過建立預(yù)防性維護體系，可以顯著降低電刷-滑環(huán)系統(tǒng)引發(fā)火災(zāi)的風(fēng)險，確保發(fā)電機安全穩(wěn)定運行。

2.清洗維護注意事項

在設(shè)備清洗作業(yè)中，清潔劑的合理選擇是防火安全的重要環(huán)節(jié)。根據(jù)相關(guān)研究數(shù)據(jù)，必須嚴(yán)格避免使用閃點低于 -40^°C 的易燃溶劑(如汽油等)。推薦選用符合以下技術(shù)指標(biāo)的專用清潔劑：閃點 ?60^°C 的水基型或非揮發(fā)性清潔劑，其揮發(fā)物含量應(yīng)控制在 ?1.5 克/升的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)（依據(jù)IEC61400-22標(biāo)準(zhǔn)）。這種選擇策略可確保在風(fēng)機機艙等密閉空間內(nèi)，即使環(huán)境溫度達到 60^°C-80^°C 的工作溫度范圍，清潔劑也不會產(chǎn)生可燃性蒸汽積聚。實際應(yīng)用表明，采用此類高閃點清潔劑可使清洗作業(yè)的火災(zāi)風(fēng)險降低 75% 以上[3]。同時，建議建立清潔劑使用登記制度，并配備揮發(fā)性有機物檢測儀進行實時監(jiān)測。

（四)安裝先進的防火設(shè)備

1.滅火裝置

在雙饋發(fā)電機機房中，配置自動滅火系統(tǒng)，能顯著遏制火災(zāi)擴散。當(dāng)氣溶膠滅火裝置激活時，其通過化學(xué)反應(yīng)生成滅火介質(zhì)，僅需數(shù)秒即能將環(huán)境中的氧氣濃度降低至 15% 以下，達到室息火焰的效果。磷酸銨鹽負(fù)載的干粉滅火器能迅速覆蓋火災(zāi)點，通過吸收熱量和隔絕氧氣來終止火勢。在燃燒過程中，產(chǎn)生的5000千焦耳熱量能夠被10公斤的干粉滅火器在每秒100千焦耳的吸熱速率作用下迅速吸收，從而撲滅火焰，阻止火災(zāi)擴散。

2.火災(zāi)探測與報警系統(tǒng)

安裝火災(zāi)探測與報警系統(tǒng)中的感溫探測器能實時追蹤設(shè)備溫度，而預(yù)設(shè)的報警溫度范圍通常是 70^°C 至 100^°C 當(dāng)設(shè)備的表層溫度超出既定限度時，溫度監(jiān)測設(shè)備會依據(jù)特定公式來測算升溫速率，并隨即啟動報警機制。此外，煙霧探測器通過監(jiān)測空氣中的懸浮顆粒濃度，當(dāng)濃度達到10兆克/立方米時，探測器將自動報警，防止火災(zāi)蔓延。通過早期探測，能夠為滅火贏得寶貴時間。

三、某風(fēng)電場雙饋發(fā)電機火災(zāi)事故案例分析

某風(fēng)電場使用的雙饋發(fā)電機發(fā)生了火災(zāi)事故，起因是設(shè)備內(nèi)部線路短路。在正常運行中，雙饋發(fā)電機的電流維持在500A左右。然而，在短路情況下，電流瞬間激增到大約 6000A ，造成局部區(qū)域溫度急劇上升，短時間內(nèi)溫度升至 200^°C 以上，此溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了常規(guī)絕緣材料的耐高溫閾值（一般為 155^°C )。由于溫度急劇升高，電氣設(shè)備中的絕緣材料受損，引發(fā)了火災(zāi)事故[4]。事故發(fā)生后，現(xiàn)場工作人員迅速啟動預(yù)先制定的緊急應(yīng)對計劃，使用干粉滅火器對火焰源頭進行控制。從干粉滅火器中釋放磷酸銨鹽，迅速擴散，以覆蓋燃燒物，將火焰溫度降低至 300^°C 以下，從而阻止了火勢的進一步擴散。對于風(fēng)力發(fā)電機組而言，初期火災(zāi)撲救存在嚴(yán)格的時間窗口（通常 ?5 分鐘），超過該時限將導(dǎo)致火勢呈指數(shù)級蔓延。研究表明，若運維人員能在火災(zāi)發(fā)生初期（ ?3 分鐘）實施有效滅火干預(yù)，可顯著控制火災(zāi)發(fā)展態(tài)勢。為預(yù)防此類事故，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)要求對發(fā)電機電路系統(tǒng)實施周期性熱成像檢測（檢測周期 ?6 個月），確保其工作溫度始終低于臨界閾值（ 90% ）。同時，機組內(nèi)部配置多層次防火系統(tǒng)，包括但不限于氣溶膠自動滅火裝置、多光譜煙霧探測系統(tǒng)等[5]。

結(jié)語

雙饋發(fā)電機作為風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域的主流機型之一，其安全運行對于保障電力供應(yīng)具有重要意義。然而，雙饋發(fā)電機在運行過程中可能因故障引發(fā)火災(zāi)風(fēng)險。通過深入分析故障類型及其成因，本文提出了加強設(shè)備安全保護、優(yōu)化燃料選擇與管理、強化設(shè)備維護保養(yǎng)、安裝先進的防火設(shè)備以及制定完善的操作規(guī)程等綜合性的應(yīng)對策略。這些策略的實施將有效降低雙饋發(fā)電機火災(zāi)事故的發(fā)生概率，保障電力設(shè)施安全運行。

參考文獻

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