Un Incidente di Esplosione di Attrezzature GIS Causato da Errori di Collegamento Secondario del PT

1. Panoramica dell'incidente

Durante la messa in servizio di una nuova sottostazione GIS da 110kV, si è verificata un'esplosione a causa di un cortocircuito nel circuito secondario del PT. Anche se la causa era semplice, le conseguenze sono state gravi, richiedendo riflessione.

2. Svolgimento dell'incidente

Il giorno della messa in servizio:

• L'alimentazione superiore ha caricato il GIS da 110kV (un apparecchio combinato).

• 20 secondi dopo l'azionamento dell'interruttore d'ingresso e il primo impatto elettrico sulla linea da 110kV, è emerso fumo bianco tra il compartimento del PT e l'armadio di controllo.

• Entro dieci secondi, il compartimento GIS del PT della linea esplose. L'alimentazione superiore si interruppe; il condensatore isolante del compartimento del PT si ruppe, riempiendo la stanza del GIS con frammenti di isolante e prodotti di combustione di SF₆.

3. Analisi delle cause
3.1 Indagine sul posto

Il PT da 110kV (Shanghai MWB, tipo elettromagnetico) disponeva di:

• 1 avvolgimento secondario di base: 100/√3 V (150VA, classe 0.2).

• 1 avvolgimento secondario ausiliario: 100V (150VA, classe 3P), non utilizzato secondo progetto (collegato al blocco terminale dell'armadio di controllo, senza connessioni esterne).

Risultati chiave:

• Fase C: Grave bruciatura dell'isolamento dell'avvolgimento secondario del PT; il conduttore dell'avvolgimento di base era carbonizzato. L'isolamento del conduttore dell'avvolgimento ausiliario era completamente bruciato; il cilindro isolante tra l'avvolgimento ausiliario e il nucleo era carbonizzato. La resistenza isolante tra gli avvolgimenti di base e ausiliari = 0.

• Fase B: L'isolamento esterno dell'avvolgimento secondario di base aveva segni di bruciatura; il film di vernice interno era intatto. L'isolamento superficiale dell'avvolgimento ausiliario mostrava segni di carbonizzazione per sovraccarico termico.

• Fase A: Leggera bruciatura dell'isolamento superficiale dell'avvolgimento secondario di base; altri conduttori/isolanti erano intatti.

Conclusione preliminare: Cortocircuito nel circuito secondario del PT, probabilmente negli avvolgimenti ausiliari della fase B/C.

Ulteriori ispezioni dell'armadio di controllo: Gli avvolgimenti ausiliari delle fasi B/C erano collegati internamente. I collegamenti previsti dal progetto (C - ncf al terminale 11, B - nbf al terminale 15) erano stati errati (C - ncf al 12, cortocircuitando al 14 - cf; B - nbf al 16, cortocircuitando al 18 - bf).

3.2 Sviluppo dell'incidente

• Inizio del cortocircuito: Dopo la chiusura del sistema primario, gli avvolgimenti ausiliari delle fasi B/C (cf, ncf; bf, nbf) si sono cortocircuitati → abbassamento della tensione B/C.

• Fine del cortocircuito della fase B: Dopo 20 secondi, il cortocircuito della fase B si è disconnesso (il conduttore primario si è bruciato per l'arco). Il tempo breve ha causato solo un sovraccarico termico dell'avvolgimento ausiliario B.

• Conseguenze della fase C: 43 secondi di cortocircuito (secondo la registrazione dell'incidente) hanno sovraccaricato termicamente il conduttore secondario della fase C → fusione/carbonizzazione dell'isolamento. Il fumo bianco proveniva da questo.

• Mancanza di isolamento: La fusione dell'isolamento dell'avvolgimento ausiliario del PT ha degradato il gas SF₆ nella camera del PT → riduzione del livello di isolamento.

• Scariche: Isolamento ridotto + distanze ravvicinate tra fasi e terra → scariche delle fasi A/B/C sulla carcassa del GIS.

• Esplosione: L'energia dell'arco ha aumentato la pressione nella camera del gas → rottura del condensatore isolante del PT.

3.3 Errore umano

Durante la messa in servizio:

• I tecnici hanno ricontrollato la polarità e l'isolamento del PT.

• Per comodità, hanno rimosso il circuito secondario del PT dal blocco terminale dell'armadio di controllo.

• Hanno erroneamente cortocircuitato le estremità degli avvolgimenti ausiliari delle fasi B/C; non hanno verificato → gli avvolgimenti ausiliari B/C erano cortocircuitati.

4. Misure preventive
4.1 Sicurezza del circuito secondario del PT

I cortocircuiti nel circuito secondario del PT danneggiano i componenti o bruciano il PT. Installato in una camera GIS chiusa, un guasto del PT può causare esplosioni (rischiando infortuni e ritardi nelle riparazioni). Pertanto, l'installazione e il cablaggio del PT in un GIS richiedono attenzione rigorosa.

4.2 Protocolli per i circuiti secondari

Le "Regole di sicurezza per il lavoro elettrico" e le "Regole di sicurezza per il lavoro di protezione relè sul campo" prevedono biglietti di sicurezza per il lavoro secondario per smontaggio e cablaggio. Utilizzando questi (e integrando il controllo dei rischi) si sarebbe potuto evitare un cablaggio errato sotto pressione di carico e tempi.

4.3 Test prima dell'alimentazione

Rafforzare i test del PT prima dell'alimentazione (standardizzati, documentati). Imporre l'esecuzione rigorosa dei test per evitare errori dovuti a lavori frettolosi.

4.4 Misure organizzative e di protezione

Proteggere l'equipaggiamento commissionato (bloccare gli armadi, usare sigilli). Modificare solo post-approvazione; avere un restauro supervisionato.

4.5 Rimozione dei circuiti non utilizzati

Rimuovere i circuiti secondari non utilizzati (ridurre i rischi di errore). In questo caso, l'avvolgimento ausiliario non utilizzato (collegato all'armadio di controllo) ha causato l'incidente a causa di un cablaggio errato.

4.6 Interruttore d'aria del corpo del PT

Installare interruttori d'aria secondari nelle scatole di cablaggio del corpo del PT (l'impostazione attuale negli armadi di controllo non può proteggere i circuiti GIS-PT). Questo isola i guasti sotto l'uscita secondaria del PT.Ricostruendo l'incidente, analizzando le cause e proponendo 6 misure preventive, viene stabilita una roadmap per la sicurezza dei circuiti secondari del GIS.