0.引言
在当今社会，保护环境已经成为世界各国的共识，传统的化石能源将被越来越多的可再生清洁能源代替，风电能源作为清洁能源已经成为可再生能源的主力军。据国家能源局统计，到2019年底，全国新增风电装机2574万kW，全国风电累计并网装机容量达到2.1亿kW。2020年是国家“十三五”规划的最后一年，根据行业内部专业人士预测，2020年风电机组新增装机容量约为30GW以上，2021年增量仍然保持在30GW以上。随着风电机组运行年限的增长，各种故障和事故经常发生，火灾事故的发生占据了很大的比重，一旦发生火灾，多造成机组全部烧毁。如果不能够及时被发现，极易造成事故扩大和火情蔓延，造成更大的经济损失。
1.风力发电机组的火灾特点
（1）可以燃烧的物体较多，火灾荷载的密度较大。
（2）火灾隐患种类多，电气火灾、固体火灾和液体火灾都可能发生。
（3）空气流动快速，火焰延伸扩张速度较快。
（4）损失价值高，一旦发生火灾，将造成巨大的设备损失和电量损失。
（5）容易引起草原火灾、森林火灾和附近建构筑物火灾。
（6）火灾扑救非常困难，无法进行外部救援，高空坠落物体给救援人员的安全带来严重威胁。
2.风力发电机组的消防现状
2.1风电机组发生火灾的原因分析
（1）发电机轴承过热。发电机轴承自动注油系统故障，润滑油脂性能劣化、轴承摩擦阻力增大，导致轴承温度过高，引燃附近的易燃物体，如渗漏的油污、遗落的杂物等。
（2）刹车系统产生火花。在机组执行刹车动作的瞬间，刹车片和高速旋转的刹车盘之间摩擦并产生大量火花，容易引起周围易燃物的燃烧。
（3）雷击是引发风机发生火灾的重要原因之一。虽然风电机组都配备了避雷系统，一旦避雷设施维护不及时，可能出现接地电阻不合格，或者雷电超出风电防雷设计标准，造成雷电流无法顺利导入大地，局部连接点过热引起机组火灾。
（4）接线端子接触不良或短路。风电机组内的控制柜内各回路接线端子松动，可能造成短路或接触不良，同时会引起电火花或者电弧。电弧放电温度可以达到2000℃以上，极易引起火灾事故。
（5）电动工器具使用不规范。工作人员在使用电动扳手、电焊机等大功率电动工器具时，不按要求接入电源或者采取的防护措施不规范，容易导致线路过热发生火灾，电焊作业产生的火花会引燃周围及下方的易燃物。
（6）维护人员管理不到位。维护工作结束后，对机组内油污、抹布、酒精、手套、纸张等易燃物品的清理非常重要。如果维护人员在开展定期检修、日常维护、打扫卫生等工作时，违反规定在机舱内吸烟，非常容易引发火灾。
2.2风电机组传统灭火方案
（1）机舱内灭火方案。机舱内部齿轮箱、发电机上部安装悬挂式超细干粉灭火装置，超细干粉灭火装置针对于机舱内全部的设备进行全淹没自动灭火保护。灭火装置由超细干粉灭火剂、启动组件、容器、喷嘴、悬挂支架等组成。灭火装置接收到启动信号时，驱动装置启动后产生大量的气体，随着容器内气压增大将密封膜片打开，灭火剂在带压气流下从灭火装置喷嘴喷出向周围扩散，形成全淹没状态，实施灭火。
（2）控制柜内灭火方案。相对封闭的控制柜内使用热气溶胶灭火装置，安装在机舱控制柜、塔底控制柜、变频器柜内。根据柜内体积大小配备不同数量和大小的灭火装置，热气溶胶灭火装置自带无源感温启动装置，当温度达到设定值时会自动触发释放灭火。热气溶胶中微细固体颗粒进入火焰后进行分解，产生大量以蒸汽和阳离子形式存在的活性物质，并与可燃物中的活性基团发生链式反应，从而消耗活性基团、切断燃烧反应链，达到灭火的目的。
3.火灾自动报警断电系统介绍
3.1功能介绍
当前的风电机组消防系统产品功能较为单一，只有灭火功能，没有自动切断电源的功能。如果不能及时切断风电机组电源，起火燃烧的部件可能导致绝缘损坏或降低，即使明火被扑灭，燃烧损坏的带电线路仍然存在短路起火的可能，如果火情复燃，灭火器材已经耗尽，就会造成更大的损失。本系统在自动灭火功能的基础上，增加了自动切断发生火灾风电机组电源的功能，并通过云平台发出告警。远程监控人员可以通过云平台接收告警信息，经过授权的人员也可以通过手机接收告警信息，以便在最短的时间内到达火情现场，采取必要的安全措施，防止事故扩大造成更大损失。
3.2系统结构
火灾自动报警断电系统主要由开关量采集模块、PLC模块、通信模块、RTU模块、执行元件组成。当风电机组发生火情，自动灭火装置感温元件动作，灭火剂释放，同时反馈灭火器动作信号给开关量采集模块，经过PLC模块计算判断，发送箱变跳闸命令，通信模块传送至执行元件，将箱变电源断开。同时，RTU模块将灭火器动作状态和箱变跳闸状态通过4G网络传送至云端，通过云端推送至远程监控终端和相关人员移动终端，实现风电机组的火灾自动报警断电功能。火灾自动报警断电系统结构示意图如图1所示。
图1 火灾自动报警断电系统结构示意图
4.结语
随着工业和计算机技术的高速发展，“工业4.0”和“中国制造2025”已经成为国家的发展战略。物联网、大数据、云平台等智能技术已经开始融合在人们的生产和生活中，“互联网+制造业”的智能生产模式已经成为未来的发展模式和创新模式。本文利用云平台“软件+硬件”的特点和优势，一站式完成终端设备数据采集、实时控制、报警推送、分组管理、组态设计等功能，构建了一套智能化的风电机组火灾报警控制系统。该系统能够在风电机组发生火灾时，及时断开风电机组电源，同时通过云平台向授权人员推送风机状态和火警信息，使火情得到及时的控制，提高了设备的安全性，提升了工作效率，降低了火灾风险和火灾损失。
作者：蒋聪迪
本文刊发于《中国高新科技》杂志2020年第22期
（转载请注明来源）
