Як вберегтися від пожеж на вітроенергетичних
установках
Г.С. Дмитрієв
«Енергія» 2006, № 4. С. 35-39.
Пожежі на вітроенергетичних установках (ВЕУ)
трапляються досить рідко, але, як правило, їх результатом стає повне
руйнування турбіни. Якщо пожежа в гондолі ВЕУ на висоті вже почався, його вельми
важко зупинити, пожежній команді непросто дістатися до місця
спалаху, спеціальне обладнання для цього є в наявності дуже рідко, а
напору води часто не вистачає для того, щоб дістати струменем до такої висоти
(висота сучасних ВЕУ потужністю до 5 МВт досягає 130 м; при потужності
150-200 кВт їх висота становить не менше 30 м).
Якщо установка згоріла, то, за даними страхової
компанії WindPro, на її заміну потрібно від 9 до 12 місяців, а це втрати
енергії для власника установки. Але зазвичай виробники ВЕУ намагаються
можна швидше прибрати її з поля зору. Пожежі на установках є причиною від 9 до
20% позовів до страхових компаній.
Пожежі на ВЕУ відбуваються з двох основних причин --
удар блискавки або технічні помилки і несправності. В обох випадках горять
мастильні матеріали, масла, трансмісійні горючі рідини і оболонка
гондоли.
Пожежі від ударів блискавок
Не кожен удар блискавки призводить до пожежі. Найчастіше удар
блискавки викликає виправити збитки - це, як правило, зруйнована лопать,
яку потім замінюють. Але вже якщо полум'я з'явилося, це веде до повного
руйнування установки. Можлива частота ударів блискавки істотно залежить від
місця розташування ВЕУ і її розмірів. Майданчики континентальної Європи
порівняно рідко піддаються ударам блискавки. Найчастіше блискавки виблискують і потрапляють
в вітроустановки на півночі Німеччини і в Альпах, у той час як в Данії удар
блискавки в ВЕУ - рідкість. Страхова компанія WindPro констатує, що удари
блискавок в вітротурбіни частіше відбуваються в США, ніж в Європі. Так, у штаті Техас
це дуже часте явище. Дуже великої шкоди блискавки наносять ВЕУ в Японії,
особливо у вітряні зими зі змінною погодою. Дані, зібрані в Японії,
показують жахливу картину. Тільки за один сезон і тільки в одній області Хонсю
лопаті на 55 ВЕУ були зруйновані блискавками. Сумарний оцінений збиток за рік
перевищив 5.5 млн. дол, а вартість профілактичних заходів склала
близько половини цієї суми.
З розвитком вітроенергетики розміри і потужності ВЕУ
збільшуються, що робить їх все більш схильними до ударів блискавки. Ветропаркі,
розташовані на морських акваторіях, також знаходяться в зоні підвищеного ризику
від попадання блискавок. Виробництво лопат з вуглецевих волокон з високою
електропровідність, що застосовується в даний час для зниження маси лопатей
і для їх зміцнення, збільшує вразливість ВЕУ для блискавок.
У міру зростання потужності і розмірів ВЕУ виробники
все більше уваги стали приділяти ускладнюються систем захисту від блискавки.
Наприклад, в ВЕУ типу V90 виробництва фірми Vestas вбудовані запобіжні
електроди, які йдуть від самих кінчиків лопатей до дна вежі, де
встановлена система заземлення.
Інші виробники не використовують вуглецеві волокна
у великих лопатях. Так, для ВЕУ Multibride потужністю 5 МВт лопаті виконані
без вуглецевого волокна. Фірма Епегсоп також намагається уникати застосування
вуглецевих волокон в лопатях ВЕУ моделі Е-112.
Британська фірма ЕА Technology намагається вирішити
проблему захисту від блискавок більш «профілактичним» методом, а саме системою
попередньої локації блискавок. Система передбачає можливе місце
виникнення молніевих розрядів за дві години, даючи можливість операторам ВЕУ
заздалегідь зупинити свої установки для запобігання шкоди. Відповідно до
дослідженнями фірми ЕА Technology, які базуються на статистичних даних із
майданчику, де в середньому на рік відбувається 10 розрядів блискавок, це явище можна передбачити
заздалегідь не більше ніж за 4 години.
У США за минулі десятиліття були встановлені тисячі
дрібних, за нинішніми масштабами, ВЕУ потужністю 80-150 кВт. У той час
грозозахист лопатей в агрегатах американського виробництва не була
поширена повсюдно, і в результаті мали місце удари блискавок в ВЕУ і
пожежі. Однак ветеран вітроенергетики США Поль Гайп рекламує як самі
надійні на вторинному ринку вітроагрегатів старі ВЕУ данського і німецького
виробництва потужністю 150-200 кВт, вже в той час обладнані блискавок.
* Атлас вітрів Росії/О.М. Старков, Л. Ландберг,
П.П. Безруких, М.М. Борисенко. - М.: «Можайск - Терра», 2000.
Яка ситуація в Росії? По-перше, у нас ВЕУ
нараховуються тільки десятками, і велика частина з них встановлена після 2000
р. Тому статистики ударів блискавок у них практично немає. Хоча краще
всього збирати її з самого початку, особливо для того, щоб скласти
уявлення про найбільш небезпечних місцях для розташування ветропарков і порівняти
їх з картою вітроенергетичного потенціалу «Атласу вітрів Росії» *.
ВЕУ або великих ветропарков, розташованих у морі, в
нашій країні поки що взагалі немає. Найбільший континентальний ветропарк Росії
знаходиться в Калінінградській області поблизу с Куликове. Сумарна потужність його
дорівнює 5.1 МВт, він складається з 21 ВЕУ датського виробництва. Другий за кількістю
агрегатів і встановленої потужності ветропарк знаходиться поблизу м. Анадир на
Чукотці і складається з 10 ВЕУ українського виробництва одиничною потужністю 250
кВт. Середня потужність ВЕУ по Росії становить трохи більше 200 кВт. Більшість
установок молніезащітнимі обладнані пристроями, заземлюючими електродами.
Автокрани відповідної вантажопідйомності, придатні
для монтажу великих, за нашими масштабами, вітроагрегатів досить рідкісні, а в
деяких місцевостях просто відсутні. Так, для монтажу ВЕУ Wincon 200
потужністю 200 кВт з масою гондоли 8 т в Мурманську знайшовся лише один
автокран, який працював на межі своєї вантажопідйомності при висоті башти ВЕУ в
28 м. Якщо б була установка потужністю 300 кВт, довелося б використовувати
вертоліт, що значно збільшило б витрати на її зведення. Таким чином,
для початку процесу розвитку вітроенергетики необхідно одночасно вирішувати
питання про створення спеціального кранового господарства. Це ж можна сказати і про
протипожежному обладнанні.
Технічні несправності і людський фактор
Іншою поширеною причиною пожеж є
технічні помилки і несправності. З'ясування причини події після пожежі
вимагає досить багато часу і коштів. Пожежі такого роду виникають від
перегріву і іскріння. Додатковим чинником ризику є присутність
займистих рідин і аерозолів.
Людський фактор також має місце при
виникненні пожеж на ВЕУ. В основному він виявляється в неуважності
експлуатаційного персоналу при профілактичних ремонтах і оглядах. На початку
розвитку вітроенергетики пожежі часто виникали від зламаних контактів
електрообладнання, які нагрівалися або іскра. Відбуваються поруч
розливи масла, наявність горючої оболонки кабелів із пластику, гуми або іншого
займистою матеріалу становлять потенційну небезпеку.
Пожежа може бути результатом поломки або
некондиційного стану будь-якого компоненту. У 2003 р. прототип германської
ВЕУ Vensys 62 Мощность 1.2 МВт згорів через замикання в «стійкому до
поломок »комплекті батарей у системі контролю повороту лопатей.
Пожежа може відбутися також через осушення основних
підшипників на головному валу. Результат - їх нагрівання, загоряння залишків мастила і
сильна пожежа. Така подія може бути викликано, наприклад, режимом тривалих і
частих гальмувань і наявністю при цьому горючих матеріалів поблизу гарячих
підшипників.
Як уникнути пожеж на ВЕУ
Найголовніше засіб від пожеж - досить часті
і ретельні огляди і ремонтно-профілактичні роботи. Потрібно відслідковувати і
ліквідувати тертя кабелів про вібруючі і обертові частини. Стежити за
станом ізоляції кабелів, так як її руйнування веде до короткого замикання
і пожежі.
Зламана або стерта труба маслопроводу може
викликати протечку масла, яке потім потрапляє в труться частини. Якщо масло
потрапляє в контакти, можливе займання від іскріння та пожежа. Це ж відноситься
і до протічкам з труб водяного охолодження - втрата води в системі охолодження
генераторів та інших компонентів веде до їх перегріву та виникнення пожежі.
Застосування телекомунікаційних систем стежать,
дистанційно пов'язаних з персональним комп'ютером у диспетчерській, може
значно знизити ризик збитку, викликаного помилкою персоналу або поломкою
компонента установки. Подібні системи зазвичай відстежують температуру масла та
води в критичних місцях, рівень вібрації, зміна рівня шуму ВЕУ.
У Європі телекомунікаційні системи отримують широке
поширення з двох основних причин. Перша - велика кількість ВЕУ
(кілька десятків тисяч). Навіть фізично важко знайти таку армію
експлуатаційного персоналу.
Друга причина в тому, що зарплата цього персоналу
повинна відповідати європейським стандартам. А це означає, що витрати на
експлуатацію можуть значно зрости і скласти суму, більшу, ніж витрати
на оснащення вітроагрегатів телекомунікаційними системами. Треба мати на
увазі, що тут присутні ще два чинники, що полегшують застосування цих
систем у Європі - низький рівень крадіжки і прийнятний рівень оренди
телекомунікаційних каналів для передачі інформації.
У Росії справа йде з точністю до навпаки --
значно простіше найняти черговий персонал з порівняно невеликою зарплатнею,
який одночасно буде здійснювати і охоронні функції, ніж орендувати
канали зв'язку, що стоять, як і все пов'язане з телекомунікацій в Росії,
надзвичайно дорого, і потім утримувати цілий штат охорони як самих установок,
так і контрольного електронного обладнання.
За правилами експлуатації ВЕУ, їх профілактичний
огляд і контроль повинні проводитися у відповідності із суворим графіком: перша
огляд - через місяць після пуску в експлуатацію, наступні - через кожні
півроку. Для кожної установки повинен бути складений свій графік відвідувань і
перевірок з вказівкою, що саме потрібно оглядати і що - контролювати.
Тут під словом «оглядати» мається на увазі пошук видимих порушень і
дефектів, а під словом «контролювати» - перевірка компонентів і деталей на
відповідність їх стандартним вимогам, наприклад перевірка моменту затягування
болтів або величини опору ізоляції.
Ветропарк «Куликове», що складається з 21 агрегату,
належить та експлуатується АТ «Янтарьенерго». Для обслуговування ВЕУ тут
є спеціальна бригада з двох робітників і майстра. Для порятунку людей в
разі виникнення пожежі під час профілактичних робіт ця бригада носить з
собою спеціальний рятувальний комплект, що складається з троса, карабінів і
спеціальної лебідки з ручним приводом. Застосування такого комплексу дає
можливість людям спуститися з гондоли до основи агрегату поза вежі, якщо
спалах відбудеться в розподільчому шафі всередині башти або в гондолі.
Втім, вірогідність цього дуже мала, тому що майже всі профілактичні
огляди та контроль, а тим більше ремонт здійснюються при зупиненому
агрегаті. Більш складні електротехнічні роботи проводяться при відключенні
агрегату від мережі і навіть замиканні основного електричного ключа. Але все-таки краще
перестрахуватися і бути готовим до будь-якої несподіванки, адже мова йде не тільки
про грошовий збиток, але й про життя людей.
Системи пожежної безпеки
Корисним є застосування спеціальних
протипожежних систем з расприсківаніем або розпиленням переважної вогонь піни
або порошку, функціонально з'єднаних з ключовими системами ВЕУ. Деякі
виробники розробляють нові системи пожежогасіння і вірять, що, вбудовуючи
подібні системи в свої вироби, наприклад гондоли ВЕУ, вони спрощують
пожежогасіння. Виробники патентованих систем пожежогасіння в інших
галузях промисловості пропонують їх як необхідні компоненти для установки
на ВЕУ.
Однією з таких систем, що може бути вбудована в
ВЕУ на будь-якій стадії її життя, є система «Firetrace». У системі
використовується подача по трубах, прокладених паралельно будь-який працюючої частини
ВЕУ (наприклад паралельно гідравлічної системи), CO2 або іншого
огнеподавітеля протягом декількох секунд після появи вогню. Це знижує
збиток від виниклої пожежі до мінімуму. Подібні системи проектуються для
автоматичної роботи на великих ВЕУ без необхідності ручного включення і
спостереження.
Що стосується Росії, то, наприклад, в ветропарке
«Куликове» в розподільних шафах встановлені самоспрацьовує порошкові
вогнегасники. Про інші автоматичних системах протипожежної безпеки на
російських ВЕУ у автора даних немає.
Висновок
Як уже згадувалося вище, збір та аналіз статистичних
даних за ударами блискавок і пожеж на ВЕУ допоможе при прийнятті рішень про вибір
перспективних майданчиків для їх будівництва. Правильний підхід до вирішення
проблеми пожежної безпеки не тільки врятує людські життя, що є
найбільш важливим завданням цих заходів, а й забезпечить зниження ризиків при
підготовці бізнес-планів та отримання кредитів від вітчизняних або закордонних
банків та інвесторів. А це призведе до загального зниження вартості проекту,
підвищення його економічної ефективності. Таким чином, цей суто
технічне питання має далекосяжні економічні наслідки для всього
розвитку вітроенергетики в світі і в Росії.
Список літератури
Для підготовки даної роботи були використані
матеріали з сайту http://www.courier.com.ru
