风力发电机组防火标准

风力发电机组

防 火 标 准

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

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：

■ 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 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。

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 财产及其后续损失

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 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

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

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

3.2.1 雷击引起的火灾

2004年夏季雷雨季节，一台2MW的风机叶片被雷电击中。风机自动关闭，风叶被大风吹落。

燃烧的风叶跌落后呈垂直状态，并慢慢燃烧殆尽。燃烧的风叶掉落的部件引起了机舱的二次火灾。 火灾受损调查显示，机舱的火焰是由未正确安装避雷装置的一个连接螺栓引起。避雷器和接触点间产生的电弧使电缆接头熔化，并点燃风机转子处剩余的液压油。

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

图1: 2004年受雷击的2MW风机(图片来源: HDI/Gerling) 双馈感应发电机滑环风扇损坏导

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）

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

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

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

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。

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:

图3: 被火灾毁坏的1MW风机电源开关(来源: Allianz)

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：

■ 技术缺陷或尺寸错误的电能部件（例如开关设备，逆变器柜，变压器） ■ 电源开关故障

■ 控制电子元件的故障

■ 电阻接触不良高接触电阻。例如接触片处的螺栓连接。

■ 电气防护理念不足，如对绝缘缺陷的理解和开关元件的选择上。 ■ 发电机在有故障的时候没有或没有完全将电源各相断开。 ■ 变压器平均电压侧没有过载保护

■ RC电路（电容—电阻电路）共振（线性滤波，无功补偿） 3.3.3 炙热表面

如果所有的空气动力制动故障，可采用机械制动使转子减速，产生的热量可引燃可燃物。如发生紧急制动现象，机械制动产生的飞溅火花在没有保护罩情况下可能点燃远处的易燃物，产生较高的火灾风险。风机或其中部件的缺陷，如泄露或受污染的液压系统，也增加了火灾风险。

其它风险也存在，如过载，电机润滑故障和齿轮箱安装。在这些情况下，设备过热，易燃材料和润滑油与高温表面接触时可能会着燃。例如，安装错误会导致转子部件摩擦变大，而飞溅的火花可能会导致火灾。 3.3.4 有火灾危险的工作

修理，安装和拆卸工作都有火灾危险。例如，焊接，磨削，锡焊和火焰切割都是经常引发火灾的工作。由于这些活动产生的高温，附近或远处的易燃材料可能会着燃。焊接，切割和磨削火花特别危险，因为他们能点燃10米甚至更远距离处的易燃材料。很多火灾可能在危险工作数小时后爆发。 3.3.5 火灾负荷

多种易燃材料可导致着火并产生快速蔓延火灾，此现象在风机发动机舱中发生过，例如：

■ 机舱内部，被油污染的隔音泡沫

■ 塑料机舱罩（如GRP玻璃纤维增强塑料） ■ 液压系统的油污，例如齿距调节器和制动系统。当这些系统有任何损坏或温度偏高，液压管的高压能导致液压油以雾状的形式被挤出，这可能会导致快速蔓延的火灾

■ 齿轮箱用油和其他润滑用油（如发动机轴承处） ■ 变压器油

■ 电气电缆安装及其它

未被清除的液压油和含油废气，润滑油。这些存在于机舱内的物质是附加的火灾负荷，它们不但增加了火灾隐患，同时也会加快火焰蔓延的速度。

3.3.6 消防工作局限性

以目前可行的方式，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。

到目前为止发生的火灾当中，消防工作都是局限于对起火位置的保护以及附近地面二次火灾的防护。

而对于海上风机设备的火灾，无法实施外部人工灭火。 3.3.7 维护局限性（维修，检查和修理）

由于风机机舱内部空间狭小，以及很难去处理风机零部件，维护人员工作开展困难，维护工作质量受工作条件影响。 4 防火目的及防火观念的建立

这份关于风电防火措施的标准，一方面要对现有条款进行补充，通过对火灾风险和蔓延的控制，将火灾损失最小化。另一方面，则要尽可能的减少停机现象，保证风机可用性。

风机必须的保护范围取决于特定对象的风险及其风险投保，根据保险公司的经验，这直接决定了参保对象的可保性。。

经验表明：为了确保消防安全，在向所有相关部门特别是保险公司咨询后，建立完备的消防观念是非常明智的。根据这个观念，所有结构，特别是风机和组织的防火措施，应该按照火灾风险和防火目的互相补充。并排除任何防火措施间的相互损害。通过以下几点，火灾爆发风险可得到有效的控制：

■ 使用不可燃或不易燃材料。

■ 采用自动火灾探测/报警系统及时发现火灾 ■ 定期进行专业维护

■ 一旦确定火灾隐患，自动关闭发电机并完全切断电源

■ 对员工进行岗位消防培训，以应对火险情况，并制定内部规则，如签发焊接许可等。

为了减低火灾蔓延风险：

■ 火灾发生早期的自动探测/报警以及 ■ 自动灭火装置

在使用阻燃部件基础上，被证实为是一个有效的办法。

再者，为减少潜在的损失，有必要准备应急计划并时时更新。为保证应急计划行之有效必须进行培训以及演练。

在确保防火质量之外，在防火计划的准备，履行以及操作过程中应当完全掌握防火技术准则，此标准中将涉及到这些准则。

除此之外，动力系统的工况变化必须处在监控系统的监测之下。避免因工况变化带来的火灾隐患。

Reference:

GL guideline for the certification of condition monitoring systems for wind turbines

现有的风机，如果要按照此标准进行改进，则必须提前与权威机构，风机制造商，风机产品认证机构以及保险公司进行沟通. 改装必须由具备官方认证和证书的机构来进行。

通常需要根据风险系数对保护范围内的设备进行等级划分，此时，以下情况必须要考虑进去，如

■ 不同类型风机和组件的火灾损失经验 ■ 风机装机容量

■ 风机的结构以及风险部件的排布

■ 风机的地理位置（陆上或海上风电场） ■ 投保金额 ■ 免赔金额

模块防火措施

火灾探测系统-安装和封闭空间探测 灭火系统-安装防护

控制柜、逆变器、变速箱 变压器 液压系统 电机滑环外壳

灭火系统-封闭空间防护

油坑、电缆和电气安装的垫高地板

机舱（发电机，变压器，液压系统，齿轮箱，制动器，方位角驱动器）

可偏航的轮毂和发电机，如果能应用的话 塔基/安装平台 表2：防护等级举例

0 ×

防护等级 1 2 × × ×

× × ×

3 × × × × × × × × ×

表格2举例显示了根据不同防护等级采取的不同防火措施。在参考保险人员的建议后，很有可能形成不同的防护措施。雷击和雷涌防护（详见5.1.1）和一般电气防护措施（详见5.1.2）通常必须具备。

再者，一旦探测安装和室内设备的自动化早期火灾检测系统启动，将立即自动关闭风机并与供电系统完全断开。

风机灭火装置（灭火系统及零部件）的有效性和可靠性证明，可以由VdS或者类似的机构进行认证。

在与投保人协商之后，系统总体的防护理念应该由独立的、被认可的团体进行验证，如果可行，可以以是否每一台风机都有足够的火灾防护（为验证标准）。这些工作可以在系统进行测试以及完成型式测验以获得证书的过程中来完成。例如，享有盛誉的德国劳氏船级社产业服务公司可对其进行认证。

Reference: GL Wind Guideline, certiication of fire protection systems for wind turbines, test procedure

5 防护措施

以下内容代表了在风机的防火解决理念框架下来确定防火措施的指导方法。

5.1 降低火灾爆发风险

在风电场设计和建造阶段，潜在的火灾和爆炸风险就应该得到辨识，以及对防火关键内容应也要考虑在内。

5.1.1防雷和防雷涌系统

风机必须配备全面的防雷和防雷涌设备，并需要根据风机具体型号进行调整。防雷和防雷涌系统必须像其他风电整机零部件一样，按照现有技术进行规划、制造和运行。

为了对系统的防雷和防雷涌措施进行规划，必须进行风险评估或者按照IEC 62305（雷电防护一级标准）假定其最高风险。在进行风险评估时，必须对可能的雷击轨迹如实地进行观察和记录，例如，叶片受雷击，雷电经过轮毂、机舱和风机塔身一直到建造地基。

防雷和防雷涌装置必须覆盖机舱、叶片，特别是电气装置，包括电缆线路等与

运行和安全相关的设备。

图5：金属机舱风力发电机防雷保护区域(BSZ)的位置

必须注意风机各个部件的位置以及各自的防雷保护区域，这取决于对局部雷击电流和雷涌开关动作电流值的干扰变量的预测。

对风机各部件的防雷设计，首先要明确定义风机防护等级。要做到这一点，综合防雷系统的防护水平至少要达到二级。

尽管如此，由于风机塔的高度，即使是闪电的低电压也可能对风力发电设备造成危害，因此，防雷区域，包含高塔、机舱、轮毂、转子叶片都必须通过所谓的“滚球法”来确定。

Reference:

VdS 2010: Risk-oriented lightning and surge protection; guidelines on loss prevention

DIN EN 61400 (VDE 0127):Wind turbines -Part 1: Design requirements (IEC 61400-1)

DIN EN 62305 (VDE 0185-305) Protection against lightning

Part 1: General principles (DIN EN 62305-1; VDE 0185-305-1)

Part 2: Risk management (VDE 0185-305-2) including supplementary sheets 1 and 2

Part 3: Physical damage to structures and life hazard (DIN EN 62305-3 und VDE 0185-305-3) including supplementary sheets 1 to 3

Part 4: Electrical and electronic systems within structures (IEC 62305-4) Guideline for the certification of wind turbines: 8 Electrical systems; section 7: Lightning protection measures, Germanischer Lloyd Industrial Services GmbH。

5.1.2 电气系统风险最小化

防护技术必须是目前最尖端的，包括对所有的电气安装，风机和其他相关联设备的能源系统故障以及其他非正常运行条件的识别技术。

其主要功能是选择性的识别故障，并立即将能源系统或独立电力设备故障部位关闭，比如变压器，导线，发电机等。而现有早期的风机大部分都不具备足够的防护设备。

防护等级概念将各种防护系统整合成一个共同的预备体系，以形成最佳可行的防火系统。这种适用于风机制造商和风场开发商设计的整个系统，以及供应商根据制造商的要求制造的零部件。例如，通过科学合理的配置，即使开关有故障，由低压开关电弧引发的火灾可以得到预防；适当的电弧防护系统可探测到设备的故障，并且开启变压器高压侧的中压开关，因此，故障部件有选择性地与能源系统断开。同样的情况也适用于低压开关和变压器之间的高阻抗接地故障。

防护系统装置必须确保及时有效的关闭风机，与电源全相断开（中压侧）。系统激活的同时应将故障信息传送至远程控制器。

Reference:

VdS 2025: Cable and line systems, guidelines on damage prevention VdS 2046: Safety regulations for electrical systems up to 1000 volt VdS 2349: Electrical installations with minimal interferences

5.1.3易燃物质最少化

液压油和润滑油应当按照以下的特征要求来选择：除了要符合技术要求外，应尽量使用不可燃材料，或者使用燃点远远高于系统运行温度的材料。

出于消防考虑，易燃材料的使用情况应尽可能避免，如使用PUR（聚氨酯）或

PS（聚苯乙烯）作为绝缘材料的泡沫塑料，或者使用GRP（玻璃纤维增强塑料）材料的覆盖物或其他零部件。

如可燃性材料的使用无法避免，应尽可能的选择可燃性较低的材料（根据DIN 4202-B1建筑材料等级）。再者，为避免被油污或杂质污染，应使用表面可清洗的密封槽材料，否则将会增加运行中的火灾风险。

电缆和导线注意事项：

■与有毒的、易腐蚀的分解物产品分开放置

■不导致室内烟尘和污染

■布线合理，不助涨火势蔓延。

当工作环境零部件中含有易燃液体和油剂，必须确认渗漏出的液体完全搜集，如安装托盘或者使用不可燃油剂结合剂时。渗漏物必须立即清除。

工作完成后，采集的渗漏液体应适当处理，油剂结合剂必须从系统中清除。 易燃材料，无论是操作用或辅助用材料都不能与风机存放在一起。

5.1.4 避免可能着火源

可能着火源包括：

■ 雷电流

■ 机械制动产生的飞溅火星

■ 电气装置、系统以及谐振电路的短路、电弧

■ 过热表面，例如轴承、制动盘

■ 通过脏抹布（带有油、可燃溶液等）的自燃现象

在正常以及故障运行中，零部件以及可能的着火源必须合理排布，预防可燃材料着燃。为确保安全，可采用不可燃材料制成挡板或覆盖物等。

电气设备必须尽可能的与这些易燃材料隔离。

离开风机时应将带有油污的脏抹布妥善处理。

5.1.5 有火灾隐患的工作

拆装或修理机械时也要尽可能的避免火灾隐患，无可避免时必须在操作开始之前做好检查，确认是否可用“冷操作办法”（如锯切，扳拧，冷粘等）。如果操作过程中有火灾隐患的工作确实无可避免，必须在工作中，以及工作前后都做好防火工作，或者是能在早期探测到火灾并能有效灭火。

Reference:

VdS 2008 Work involving fire hazards - guidelines for ire protection

VdS 2036 Permit for welding, cutting, soldering, thawing and abrasive cutting (sample)

VdS 2047 Safety regulations for work involving fire hazards

5.1.6 机械以及电力系统的维护（维修，检查和修复）

机械以及电气系统的技术缺陷是引发火灾最常见的原因。减少这种损失的措施有：根据制造商指示（维修手册）进行常规维护和系统监测工作，以及对已识别的缺陷部位进行定时维修。

为实现这一目标，很多风电场已采用自动系统监测重要操作参数，如机械及电气系统如变压器，发电机绕组，齿轮箱，液压系统，轴承等的工作压力、温度等。如未达到或者超过预定极限值，监测系统便会发出警报并最终自动关闭风机。在风

机型式测验及获取认证的过程中，运行参数的监测数据通常要考虑在内。

风机电气安装以及监控系统应定期的由专业人员进行检查。其中变压器绝缘油和气体成分至少每5年做一次分析。

分析结果应包括绝缘油的品质，并总结可能存在的电气缺陷，变压器的热过载以及纸介质电容器的状况。一旦油浸变压器的有效元件存在缺陷，则由于连接绝缘油处的强电流可导致锅炉内压力急速增加，因此存在火灾爆发的风险。而干式变压器的表面每年都进行检查控制，在有必要时进行清洁。可通过安装部分放电的光学探测系统（开关电火花）提高安全系数。

根据VdS 2871标准，需每两年对电气装置进行一次复查。

Reference:

VdS 2871 Testing guidelines according to clause 3602, guidelines for inspecting electrical installations

DIN EN 50308 (VDE 0127-100) Wind turbines - Protective measures - Requirements for dsign, operation and maintenance

DIN EN 50110-100 (VDE 0105-100) Operation of electrical installations DIN EN 60204-1 (VDE 0113-1) Safety of machinery - Electrical equipment of machines - Par1: General requirements

DIN EN 60599 (VDE 0370-7, IEC 60599) Mine- ral oil-impregnated electrical equipment in service - Guide to the interpretation of dissolvedand free gases analysis

DIN EN 61400-2 (VDE 0127-2) Wind turbines - Part 2: Safety of small wind turbines (IEC61400-2)

除了以上的检查外，对电气设备进行定期的温度检查记录也非常必要，主要包含以下领域：

■ 连接点，尽可能包括熔断器的隔离开关接点

■ 配电盘，端子排，控制块上的夹具和接线端子

■ 连接区域，尽可能包括母线，电流接触器和电容器等

■ 连接区域以及变压器，整流器和发动机的表面

■ 电缆以及电缆束，需要单独检查

■ 具表面发热火灾隐患的设备表面

温度测量记录必须由具备温度测量专业技术资质和测量工具的专业人员进行，如已通过VdS 资质认证的电气温度测量人员。

Reference:

VdS 2858 Thermography in electrical installations

VdS 2861 VdS-approved experts for electrical thermography, see also www.VdS.de

机械设备保养和维修过程中使用的可移动维护设备必须根据根据BGV A3标准（推荐周期：1次/半年，最大周期：1次/年）定期的进行检验。

防雷系统必须经由专业从业人员对其进行定期保养维护（1次/年）。对防雷系统检查包括对接闪器和雷电引下线的目测检查，还包含对从转子叶片的接闪器到接地终端盒的传导线路的接触电阻的测量，以及地基接地电阻的测量。

Reference:

VdS 3432 VdS-approved experts for lightning and surge protection as well as EMC-suitable electrical installations (EMC experts)

EMC = electromagnetic compatibility

Work rule “ Inspection of the condition of the lightning protection system of wind turbines”,German WindEnergy Association (BWE) (version: October 2004)

在上述回路的检查中，必须根据DE 0185-305-3 (EN 62305-3)标准对接地电阻进行测量。

维护工作必须以书面形式作记录，如维修专用表格或报告书等。通过维护和测试发现的设备缺陷必须立即检修，并且将缺陷问题详细记录并进行复查。

5.1.7 严禁吸烟

必须声明风机所有区域为禁烟区域。

为确保禁烟落实执行，内部员工或者其他公司成员，都必须有严格的禁烟指导条列和相关违反处罚制度。

“禁止吸烟“标牌必须在风机入口显眼处永久悬挂。

5.1.8 培训

维护员工以及经核准进入的其他公司人员必须定期进行关于防火风险的有关培训和说明，主要包含：

■ 预防火灾风险

■ 防火系统的功能以及安装设备的使用方法

■ 火灾发生时如何正确行动，如怎样发出求救信号

■ 正确使用灭火器办法

推荐定期进行训练并请教消防队进行防火培训，如警报装置测试，启动紧急方案以及机舱撤离方案的演习。

5.2 火灾监测和防火

风机的运行环境会产生较大的变化，如周边环境，天气条件等。以下几点需要特别注意：

■ 大气含盐量的影响（海上风机）

■ 昼夜温度的变化，如夜晚降温以及白天暴晒情况。

■ 共振

■ 油料储存

■ 机舱气流变化和流动状态

此外，因地理位置产生的湿度增加，以及风机的构造，都会影响到防火装置的功能。

因此，影响防火系统的有效性和可靠性的因素在风电场设计建造之初就已考虑在内，且根据不同的技术参数和风机构造进行调整。。

5.2.1火灾探测

为了更好的防止火灾及其间接损失，自动风机防火系统应该在明火发生的早期就能探测到，因为风电场的现场都无人操作，操作室和监测设备基本上都独立进行。

自动防火控制系统一方面将信息传至控制单元，一方面自动激活灭火装置，且

在必要的情况下自动关闭风机。

机舱监控

机舱，安装技术设备的部分塔体，以及外围的变压器和变电站都需要配备自动检测系统来进行监测。

活动地板或者顶部空间等这些有火灾负载的地方，如电缆及其他导线，必须也包含在监测范围之内。

Reference:

VdS 2095 Guidelines for automatic ire detection and ire alarm systems ¨ planning and installation

火灾探测器必须在监测区域可用，且对预期的火灾特性敏感。在选择和操作火灾探测器的时候，特殊的环境条件，如温度，湿度以及共振等因素都必须充分考虑。如有需要，对探测器进行加热保护。感烟特征的探测器更适合在风机里进行监测。 装置监控

投入使用的应用装置，如具以下特性的开关设备和逆变器电柜：

■ 压缩封装式的

■ 强制风冷的

■ 在高通风率的室内使用的

对室内监测之外还需要对装置进行监测。必须对“烟尘”等火灾特性进行良好的监测。

Reference:

VdS 2304 Local application protectionfor electric and electronic equipment – Guidelines for planning and installation。

应对运用在每个风机上的火灾探测器进行评估和调试，评估应基于每个风机实际运行环境，并要先咨询风机制造商。必须使探测器性能最优化且避免误报警。

矿物油浸式变压器除了有瓦斯继电器（带关断功能的预报警和主报警）的保护之外还需配备相应的室内防火监控和温度监测。

自动火灾早期监测系统至少需要触发以下动作才有存在意义：

■ 火灾警报须传送到长期有人驻守的控制站

■ 关闭风机并且完全与供电系统断开

■ 采用两路独立探测器激活装置和室内防火系统

允许有不同报警阈值的探测系统为逐步报警提供可能，如预报警，主报警等 选择探测系统时，必须要考虑到其维修在安装地点和机舱的狭小空间内可行。

5.2.2 灭火

由于风电场现场无人值守，救援需要很长时间赶到（特别是海上风机），且消防队灭火效果有限的特点，可通过使用自动防火系统进行有效灭火和损失控制，这在以往的使用中得到了较好的证明。

灭火系统

为实现风电设备有效灭火，推荐采用固定的自动灭火系统。气体灭火系统和细水雾灭火系统能基本适用（根据特殊环境）。这些灭火系统能够适用于设备以及机房或两者结合的场合。设备灭火装置对需要保护的设备和部件必须要有选择性。

探测器类感烟探测器

型

点状 多点状 线状

散射除尘 光束 机舱/设备 光

带变压器，

活动地板- + - 和轮毂的

机舱

主变，开关+ + + 柜

塔基/平台- + - 设备

开关柜

液压装置

变压器 + - - + + + - - - 感温探测器 火焰探测器 多功能感烟探测器 烟尘和热量 烟尘和CO 点状 线状 红外紫外 - - - - - - - + + - + + - - - - - - - - - - - - - + - + - - + - - - - 瓦斯继电器

+ 基本符合 -不符合

表格数据指探测器的基本功能和在风机内的大致应用环境。此表仅供参考并不取代适用性证明文件以及专家技术规范文件，如VdS 许可专家，风机规格和防火系统应请教承保人员（如工程部门），VdS认证有限公司（损失预防措施）以及风机认证部门（如需更多信息，请参阅VDS 防火系统设计以及安装标准）。

表3：室内以及设备防火监控探测器选择信息

在灭火系统启动之前通风和空调系统应该自动关闭。

为让灭火系统应用在风机上，灭火剂应尽可能采用无残留，无腐蚀性和无导电性能的材料，同样也必须适应设备运行的环境条件（如温度，天气状况，受保护的设备的密封性）和燃烧负载。

以下几种系统适用于风电场：

■ 二氧化碳灭火系统

■ 惰性气体灭火系统

■ 细水雾灭火系统

■ 水喷淋系统（变压器和变电站）

在风电消防中不推荐使用干粉灭火系统和粉尘式灭火装置，因为他们会给设备带来间接损失。

自动灭火系统对机舱以及设备的使用一般会因为各个风机的运行环境的不同而调整，同时须参考制造商意见。以下几点必须特别注意：

■ 灭火装置的有效性

■ 气体灭火系统浓度的和喷水冲击力度

■ 气体灭火系统的有效持续时间（应考虑到复燃可能）

■ 喷水灭火系统的持续运行时间（应考虑到灭火的成功率）

■ 空间密封性和压力释放

■ 灭火剂的存储（所需量，重量等）

■ 容积/所需存储空间

■ 安装，设备许可

■ 维护

■ 可靠性（系统的强度，对故障的敏感度以减少维修和检查周期）

■ 成本

为确保气体灭火系统的有效性，必须特备注意压力释放装置。

此外，需制定安全规则以保障气体灭火系统对员工的人身安全。

每种灭火系统都有它的使用局限性和优缺点。因为不同环境下伴随的大量参数和环境都具有可变性，应在每个应用场合所选择灭火系统的适用性应进行单独评估，以确保灭火系统有效性。

Reference:

VdS 2093 CO ire extinguishing systems, guidelines for planning and installation

VdS 2108 Foam extinguishing systems; guidelines for planning and installation

VdS 2109 Water spray systems; guidelines for planning and installation VdS 2304 Local application protection for electric and electronic equipment; guidelines for planning and installation

VdS 2380 Planning and installation of ire extinguishing systems using non-liqueied inert gases

VdS 2381 Planning and installation of ire extinguishing systems using halocarbon gases

VdS 2496 Guidelines for the triggering of fire extinguishing systems VdS 2498 Guidelines for ine water spray systems, supplementing VdS 2109 VdS 2562 Procedure for the approval of new extinguishing techniques

火灾探测器，报警装置，报警控制装置和灭火系统触发装置及其状态监控由火灾探测系统完成。（详见章节5.2.1）

灭火器

为了将火灾消灭在萌芽状态，有必要提供足够数量适用的灭火器。他们必须在可能发生火灾的所有空间内适用，如机舱，塔基，以及可能需要配备外置灭火系统的变电站。

灭火剂必须根据具体情况进行调整。由于使用干粉灭火器会对电气设备和电子设备带来不利影响，故应该尽可能的避免使用。

一个机舱中至少要装载一个6Kg 的CO 2灭火气体和一个9L 的泡沫灭火剂（防止

冰冻），并且在每个塔基中部的电气设备区域中至少要装备一个6Kg 的CO 2灭火器。

灭火器必须要有专家进行定期检查，至少每两年一次。例如在高压环境中使用的灭火器根据灭火器使用环境的不同，可能需要将定期检查时间缩短。

灭火系统（灭

火剂）

风机安装

封闭空间防护

机舱（发动

机、变压器，

液压系统，齿

轮箱、驱动

器、方位驱动

器）

带桨距驱动

器、发动机轮

毂

带油槽、电缆

和电气安装

的活动地板

中央配电站、

变速室（无变

压器）

塔基/使用平

台

封闭式控制、

逆变器、变速

箱

变压器 气体灭火系统 高压CO 2气体 + 惰性 气体 + 水喷淋液体灭火系统 水雾式细水雾泡沫式其他灭火系统 粉末式 气溶胶1）+ + + - - - + + + + + - - - + - + + + + - - + + - - + - - - + + + + 设备保护 + - - - + + - - + - - - + - - + + - - - 开放式控制、+ - - - + - - - 逆变器、变速

箱

开放式液压+ - + + + + - - 系统

+ 基本适合 - 不适合

表格数据指探测器的基本功能和在风机内的大致应用环境。此表仅供参考并不取代适用性证明文件以及专家技术规范文件，如VdS 许可专家，风机规格和防火系统应请教承保人员（如工程部门），VdS认证有限公司（损失预防措施）以及风机认证部门（如需更多信息，请参阅VdS 防火系统设计以及安装标准）。

1) 目前为止没有关于气溶胶灭火系统应用的可靠性和有效性的经验信息

表格4: 室内封闭空间和设备防护灭火系统的选择信息

5.2.3故障监控

为了确保使用可靠性，火灾探测系统和灭火系统必须时刻进行监控。

防火系统的常见故障通过各种错误信息直接显示出来，如各个探测器故障，灭火剂泄露，灭火剂损耗等。由于风场现场为无人化运行模式，风机外部控制地址以及现场防火系统可能故障无法识别。需要将所有的错误信息传达在职人员（控制岗

位）。控制岗位上人员将立刻开始修复防火系统的使其处在运行就绪状态。

任何事件都必须记录于报告书中。

5.2.4 防火系统的关闭

防火系统只有在强迫要求的情况下短暂关闭，且需取得负责人同意。当关闭系统时必须要确认是否有义务通知承保人（根据德国保险合同法）。

在防火系统关闭阶段必须要有充分的后备措施，如：

■ 确保火警有效

■ 提供合适的灭火设备（可参阅章节5.2.2）

在工作完成后，所有的安全措施和防火系统必须重新启用。系统运行状况必须在风机入口处和系统的主控处做显眼的标识。

5.3 减少损失措施

经验表明，为防止火灾做一个后备的紧急方案是非常明智的，这个计划特别要包含以下这几个方面：

■ 确定风机运行时间里的需随时处在待岗状态的人选（确保控制岗位20-4-7待命）。

■ 准备和引进一内部的书面形式的计划表，以便负责人员在着火时立即执行。计划表应包含以下内容：

■ 提供当地紧急电话号码

■ 通知消防队和警方

■ 消防队和警察的现场支援

■ 关闭风机，必要时切断电源

■ 立即向承保方报告火灾损失

■ 与消防队，警方和承保方协商后，树立紧急观念以防火灾。紧急观念应包含以下内容：

■ 分别在当地的消防队和警局保留一份内部待岗时间表和各个待岗人员电话号码

■ 各种信息以及救护力量如警察和消防的情况，内容包括

1. 风机的结构

2. 风机内高压部件以及易燃材料

3. 进入风机的路径说明

■ 火灾发生时紧急措施的说明，如断开风机和电力供应系统的连接

■ 应对火灾发生时每个风机的紧急计划的信息，比如合适的交通工具，必要的防护服和风机影响到的防护区域。

以下信息必须使每人都能轻松获得：

■ 产品识别号和紧急电话号码

■ 风机火灾的行为规范准则，如通知消防队，如何寻求庇护以及遵守其他安全规范。

考虑到海上风电场的特殊情况，紧急计划必须包含补充措施。

5.4 质量保证

经验表明：

经验显示：在计划、执行以及操作的过程为了保证质量的目的，对技术设备尤

其是与安全相关的设备的安装采取合理的措施，能保证其达到与设计相当的使用寿命。这些措施包括：

■ 使用公认的技术标准作为做计划的前提

■ 采用品质经过证明的产品及系统，能适用于内部控制和外部监测。

■ 具备资质的设计者和执行专家。可考虑以下机构或者个人：例如具备VdS 认证的安装公司，具备VdS 认证的防雷和防雷涌专家，EMC专家。

■ 认证专家验收和复查。如VdS 认证的防火系统专家

■ 由专家和专门培训员工定期的适当的维护保养。比如VdS 的防火系统专家 ■ 由专门公司和经过培训的成员来进行定期、正确的维护

■ 维护记录的存档和跟踪

在独立许可机构进行型式试验或风机认证过程中，应对以上措施不断进行完善。

安装风机时，除了结构设计和收益计算外（统计），还有非常多的方面需要考虑，如防雷及防火保护，电磁干扰，噪声污染，采光影响，以及对航空的影响，对动物以及自然景观和地方景致的影响。故须咨询专业设计师。

Reference:

DIN VDE 0100-610 (VDE 0100-610) Erection of low-voltage installations - Part 6-61: Verification - Initial verification

为保证风机的安装和维护工作顺利进行，施工单位必须具备以下几点： ■ 专业的技能和施工经验

■ 专业的施工人员

■ 专业的设备和装置

以上资质需有充分业绩来进行参考，就防火系统而言，可由具备VdS 认证的安装公司保证。

6 参考文献/来源

Act on granting priority to renewable energy sources (Renewable Energy Sources Act (Erneuerbare-Energien-Gesetz, EEG), 21st July 2004) http://www.erneuerbare-energien.de/inhalt/

Accident prevention regulation: Electrical installations and equipment (BGV

A 3, formerly VBG 4) Guideline for wind turbines; loads and strength analysis for tower and foundation, German Institute

for Civil Engineering (Deutsches Institut für Bautechnik, DIBt), March 2004 DIN EN 50110-2 (VDE 0105-2) Operation of electrical installations DIN EN 50308 (VDE 0127-100) Wind turbines – Protective measures – equirements for design, operation and maintenance

DIN EN 60204-1 (VDE 0113-1) Safety of machinery – Electrical equipment of machines – Part 1: General requirements

DIN EN 61400-2 (VDE 0127-2) Wind turbine generator systems

DIN EN 60599 (VDE 0370-7, ICE 60599) Mineral oil-impregnated electrical equipment in service – Guide to the interpretation of dissolved and free gases analysis

DIN EN 61400-1; VDE 0127-1: Wind turbine generator systems

Part 1: Design requirement (IEC 61400-1)

Part 2: Safety of small wind turbines (IEC 61400-2)

DIN EN 62305 (VDE 0185-305) Protection against lightning

Part 1: General principles (DIN EN 62305-1; VDE 0185-305-1)

Part 2: Risk management (VDE 0185-305-2) supplement 1: Lightning threat in Germany, and supplement 2: Calculation guide for the assessment of the risk of physical damage to structures

Part 3: Physical damage to structures and life hazard (DIN EN 62305-3 and VDE 0185-305-3) with supplement 1: Additional information on the application of DIN EN 62305-3 and supplement 2: Additional information on special structures and supplement；3: Additional information on the testing and maintenance of lightning protection systems

Part 4: Electrical and electronic systems within structures (DIN EN 62305-4, VDE 0185-305-4 and IEC 62305-4)

DIN VDE 0100-610 (VDE 0100-610) Erection of low-voltage installations - Part 6-61: Verification – Initial verification

Reference source: Beuth Verlag GmbH, Burggrafenstrasse 6, 10787 Berlin, www.beuth.de

GDV brochure „Erneuerbare Energien: Gesamtüberblick über den

technologischen Entwicklungsstand und das technische Gefahrdungspotential“; final report of the working group “Renewable Energies” of technical insurers within the GDV (German Insurance Association)

VdS 2008: Work involving fire hazards – Guidelines for fire protection VdS 2010: Risk-oriented lightning and surge protection, Guidelines for loss prevention

VdS 2025: Cable and line systems, guidelines for loss prevention

VdS 2036: Permit for welding, cutting, soldering, thawing and abrasive cutting (sample)

VdS 2046: Safety regulations for electrical installations up to 1000 volt VdS 2047: Safety regulations for work involving fire hazards

VdS 2093: Guidelines for CO2 fire extinguishing systems; planning and installation

VdS 2095: Guidelines for automatic fire detection and fire alarm systems; planning and installation

VdS 2108: Guidelines for foam extinguishing systems; planning and installation

VdS 2109: Guidelines for water spray systems; planning and installation VdS 2304: Application protection for electrical and electronic equipment; guidelines for planning and installation

VdS 2349: Electrical installations with minimal interferences

VdS 2380: Planning and installation of fire extinguishing systems using non-liquefied inert gases

VdS 2381: Planning and installation of fire extinguishing systems using halocarbon gases

VdS 2496: Guidelines for the triggering of fire extinguishing systems VdS 2498: Guidelines for fine spray extinguishing systems supplementing VdS 2109

VdS 2562: Procedure for the approval of new extinguishing techniques VdS 2858: Thermography in electrical installations

VdS 2861: VdS-approved experts for electric thermography (see also www.VdS.de)

VdS 2871: Inspection guidelines according to clause 3602, guidelines for inspecting electrical installations

VdS 3432: VdS-approved experts for lightning and surge protection as well as EMC-suitable electrical installations (EMC experts)

Reference source: VdS Schadenverhütung Verlag,

Cologne, www.VdS.de

GL-Richtlinie für die Zertifizierung von Windenergieanlagen, Ausgabe 2003 mit Erganzung 2004

GL Guideline for the Certification of Wind Turbines, Edition 2003 with Supplement 2004

GL Guideline for the Certification of Offshore Wind Turbines, Edition 2005 GL-Richtlinie für die Zertifizierung von Condition Monitoring Systemen für Windenergieanlagen, Ausgabe 2007

GL Guideline for the Certification of Condition Monitoring Systems for Wind Turbines, Edition 2007

GL-Wind-Leitfaden, Zertifizierung von Brandschutzsystemen für

Windenergieanlagen (WEA), Prüfverfahren, Germanischer Lloyd (GL Wind Guideline, Certification of fire protection systems for wind turbines, test procedure)

Reference source: Germanischer Lloyd Industrial Services GmbH, Geschaftsbereich Windenergie, Steinhoft 9, 20459 Hamburg,

www.gl-group.com/glwind

German WindEnergy Association (BWE)

Market Survey 2006

Working guideline “überprüfung des Zustandes des Blitzschutzsystems von Windenergieanlagen”, 2004 (Inspection of the condition of wind turbines’ lightning protection systems)

Reference:

http://www.wind-energie.de/de/shop/bwe-marktuebersicht/marktuebersicht-2006/