Một số vấn đề về an toàn phòng cháy và chữa cháy cho các tuabin gió

Thực hiện chủ trương của Chính phủ về khuyến khích phát triển năng lượng sạch tại Việt Nam, thời gian qua nhiều dự án nhà máy điện gió đã được triển khai trên địa bàn các tỉnh Tây Nguyên, ven biển Nam Bộ và dự kiến đưa vào hoạt động từ cuối năm 2021, do vậy việc đánh giá nguy hiểm cháy, đề ra các giải pháp bảo đảm an toàn PCCC của loại hình này là hết sức cần thiết. 

 

Căn cứ vào vị trí lắp đặt, nhà máy điện gió được phân loại thành nhà máy điện gió trên mặt đất và nhà máy điện gió trên biển. Về công nghệ, việc phân loại nhà máy điện gió phụ thuộc vào chủng loại tua-bin gió. Theo kiểu chuyển động quay của cánh quạt, tua-bin gió được chia thành 03 loại: kiểu trục ngang (rô-to quay theo trục ngang), kiểu trục đứng (rô-to quay theo trục đứng) và kiểu đặc biệt (trục hỗn hợp hoặc tua-bin bố trí cục bộ tại các thiết bị để cấp điện cho thiết bị). Thực tế hiện nay, được sử dụng phổ biến trong các nhà máy điện gió là kiểu trục ngang.

 

Tuabin gió kiểu trục ngang thuộc nhà máy điện gió trên biển.

 

Nhà máy điện gió thông thường bao gồm cánh đồng tua-bin gió (nơi lắp đặt các tháp tua-bin gió), hệ thống dây cáp, trạm biến áp và các hạng mục nhà phụ trợ (nhà hành chính, nhà điều khiển, trạm bơm,…). Trong đó, tua-bin gió là hạng mục đặc thù, có nhiều yếu tố về kỹ thuật và công nghệ cần xem xét để đánh giá nguy cơ phát sinh cháy.

 

Tua-bin gió được lắp đặt trên các tháp có chiều cao phụ thuộc vào chế độ gió của khu vực bố trí để đón được lượng gió lớn nhất nhưng thông thường không thấp hơn 80m. Cấu tạo tua-bin gió bao gồm đầu chụp (hub), cánh quạt (blade) và thân tua-bin (nacelle); các cánh quạt (thường là 03 cánh quạt) được gắn trên đầu chụp có tác dụng đón gió, chuyển năng lượng gió thành chuyển động quay của cánh quạt; phần thân tua-bin chứa các hệ thống trục, bánh răng truyền động, hộp số, hệ thống phanh, máy phát điện, các cảm biến đo gió… Chuyển động quay chậm của cánh quạt qua trục và các bánh răng truyền động được chuyển thành chuyển động quay nhanh (tốc độ gấp khoảng 100 lần tốc độ quay của cánh quạt) để làm quay máy phát điện xoay chiều tạo ra dòng xoay chiều hoặc qua máy phát điện một chiều để tạo dòng một chiều và tiếp tục chuyển thành dòng xoay chiều thông qua inverter; dòng diện xoay chiều qua máy biến áp để nâng áp và đưa lên lưới điện.

 

Cấu tạo cơ bản của một tuabin gió.

 

Sự cố cháy tua-bin gió thường do các nguyên nhân sau:

– Sự cố cánh quạt, hệ truyền động, hộp số,… dẫn đến các hư hại về cơ học cho tua-bin và gây cháy;

– Khi hệ thống phanh tốc độ cao hoạt động tạo ra tia lửa mà không có giải pháp ngăn cách với các hệ thống dầu bôi trơn, dầu thủy lực và các chất cháy khác trong tua-bin gây cháy;

– Sự cố rò rỉ của thiết bị chứa, đường ống dẫn dầu bôi trơn, dầu thủy lực nằm phía trong thân tua-bin;

– Sự cố thiết bị điện, thiết bị điều khiển bên trong thân tua-bin;

– Cháy do sét đánh vào tua-bin, tháp tua-bin;

– Cháy lan từ các vụ cháy rừng hoặc từ công trình lân cận (đối với nhà máy điện gió trên mặt đất).

Để hạn chế các tình huống cháy, nổ nêu trên, cần có các giải pháp ngay từ giai đoạn thiết kế, lắp đặt tua-bin gió cũng như xây dựng, bố trí các hạng mục trong nhà máy.

– Giải pháp về khoảng cách an toàn PCCC: Việc bố trí tháp tua-bin và các hạng mục khác cần tính toán tạo khoảng cách để hạn chế khả năng các mảnh vỡ, cánh quạt tua-bin gây nguy hiểm đến các hạng mục khác khi tua-bin gặp sự cố. Ngoài ra, cần đặc biệt lưu ý khoảng cách đến các hạng mục có nguy hiểm cháy, nổ cao như: bồn bể xăng dầu, đường ống xăng dầu, đường ống dẫn khí… Khu vực cánh đồng tua-bin gió phải được tách biệt với các khu vực rừng, hạn chế sự phát triển của cỏ, thảm thực vật tại cánh đồng tua-bin để hạn chế khả năng lan truyền lửa từ các đám cháy rừng, cháy cỏ.

– Giải pháp về ngăn cháy và công nghệ:

+ Đường ống, thiết bị chứa dầu bôi trơn, dầu thủy lực trong thân tua-bin phải lựa chọn vật liệu và biện pháp thi công để hạn chế tối đa nguy cơ rò rỉ chất lỏng cháy, đồng thời bố trí đường ống phải tính toán đến chuyển động tự do của các cơ cấu truyền động trong tua-bin và tần số rung của các thiết bị để bảo đảm không tác động đến đường ống.

+ Giữa thiết bị phanh và các khu vực, thiết bị chứa dầu, khu vực có chất cháy phải có kết cấu ngăn che.

+ Bố trí thiết bị thu và thoát dầu trong thân tua-bin, các đường ống dẫn dầu phải đi phía dưới các thiết bị điện để tránh rò rỉ vào thiết bị điện gây cháy.

+ Tua-bin, tháp tua-bin và các thiết bị khác như đường dây, máy biến áp phải được trang bị hệ thống chống sét, nối đất, đường dẫn sét phải bố trí tách biệt để không ảnh hưởng đến đường ống dẫn dầu bôi trơn, đường ống thủy lực của tuabin.

– Giải pháp về vận hành, điều khiển:

+ Các tua-bin phải có cơ cấu tự động ngắt trục truyền động, phanh và ngắt nguồn điện khi xảy ra sự cố. Phương thức ngắt tua-bin phải sử dụng bằng các hình thức khác nhau và độc lập để bảo đảm độ tin cậy;

+ Cần phải trang bị hệ thống giám sát hoạt động của tua-bin và ngắt khẩn cấp khi xảy ra sự cố, việc giám sát phải thực hiện được với tín hiệu giám sát trạng thái về lưới điện, sự cố hệ thống phanh, tua-bin vượt tốc độ quay cho phép, tình trạng áp suất dầu, tình trạng mô-tơ, mất kết nối với trung tâm điều khiển, góc và vị trí của cánh quạt, tín hiệu báo cháy hoặc tín hiệu cảm biến nhiệt trong thân tua-bin.

– Trang bị hệ thống PCCC:

+ Trong các thân tua-bin phải trang bị hệ thống báo cháy tự động, hệ thống phải bảo đảm xác định chính xác vị trí tua-bin gặp sự cố và liên động để ngắt hoạt động của tua-bin;

+ Các vị trí, thiết bị có nguy hiểm cháy trong thân tua-bin phải được trang bị hệ thống chữa cháy tự động. Hệ thống chữa cháy tự động cho thân tua-bin phải được kích hoạt tự động và từ xa bằng các tín hiệu báo cháy cũng như các tín hiệu từ công nghệ; tính toán, lựa chọn lưu lượng, nồng độ chữa cháy phù hợp với chất cháy.

+ Khi lắp đặt thiết bị của hệ thống báo cháy, chữa cháy bên trong thân tua-bin phải tính toán để không ảnh hưởng đến chuyển động của các thiết bị trong tua-bin khi vận hành và tần số rung của thiết bị.

Các giải pháp về PCCC nêu trên cần phải được chủ đầu tư các dự án nhà máy điện gió quan tâm, nghiên cứu, áp dụng ngay từ giai đoạn lựa chọn chủng loại tua-bin, bảo đảm sự thống nhất, đồng bộ với thiết kế và thông số kỹ thuật của nhà sản xuất; qua đó hạn chế tối đa sự cố cháy nổ đối với tua-bin gió, góp phần bảo đảm phát triển bền vững của công nghiệp năng lượng tái tạo tại Việt Nam./.

 

Theo Cục Cảnh sát PCCC&CNCH

Nghiệm thu đề tài khoa học cấp cơ sở của Bộ môn Cơ sở ngành PCCC
Bộ môn Pháp luật, nghiệp vụ Công an tổ chức thực hiện bài dạy giỏi.
Hội thảo khoa học lần thứ 40 tại thành phố Pleiku tỉnh Gia Lai