Een explosie-ongeval met GIS-apparatuur veroorzaakt door fouten in de PT-secondary bedrading

1. Overzicht van het ongeval

Tijdens de inbedrijfstelling explodeerde de GIS van een nieuw gebouwde 110kV-kringstationswegens een kortsluiting in de secundaire PT-schakeling. Hoewel de oorzaak eenvoudig was, waren de gevolgen ernstig, waardoor reflectie geboden is.

2. Verloop van het ongeval

Op de energiedag:

• De bovenliggende stroomvoorziening laadde de 110kV GIS (een gecombineerd apparaat).

• 20 seconden na het sluiten van de ingangsschakelaar en de eerste levenspanning op de 110kV bus verscheen witte rook tussen de PT-afdeling en de bedieningskast.

• Binnen tien seconden explodeerde de GIS-afdeling van de bus PT. De bovenliggende stroom viel uit; de schijfisolator van de PT-afdeling brak, waardoor de GIS-ruimte gevuld werd met isolatorfragmenten en SF₆-verbrandingsproducten.

3. Oorzakenanalyse
3.1 Ter plaatse onderzoek

De 110kV PT (Shanghai MWB, elektromagnetisch type) had:

• 1 basis secundaire winding: 100/√3 V (150VA, klasse 0.2).

• 1 hulp secundaire winding: 100V (150VA, klasse 3P), niet gebruikt volgens ontwerp (aangebracht op de terminalstrip van de bedieningskast, zonder externe verbinding).

Belangrijkste bevindingen:

• Fase C: Ernstige verbranding van de secundaire windingisolatie van de PT; de geleider van de basiswinding was verkoold. De geleiderisolatie van de hulpwinding was volledig verbrand; de isolatiecilinder tussen de hulpwinding en de ijzerkern was verkoold. Isolatieweerstand tussen basis- en hulpwindingen = 0.

• Fase B: De buitenisolatie van de basis secundaire winding had brandsporen; de interne laklaag was intact. De oppervlakteisolatie van de hulpwinding toonde verbranding door oververhitting.

• Fase A: Lichte verbranding van de oppervlakteisolatie van de basis secundaire winding; andere geleiders/isolatie intact.

Voorlopige conclusie: Kortsluiting in de secundaire PT-schakeling, waarschijnlijk in de hulpwindingen van fase B/C.

Nader onderzoek van de bedieningskast: De hulpwindingen van fase B/C waren binnen kortgesloten. De voorziene verbindingen (C-ncf naar terminal 11, B-nbf naar terminal 15) waren verkeerd aangebracht (C-ncf naar 12, kortsluiting naar 14-cf; B-nbf naar 16, kortsluiting naar 18-bf).

3.2 Ontwikkeling van het ongeval

• Begin van de kortsluiting: Na het sluiten van het primaire systeem werden de hulpwindingen van fase B/C (cf, ncf; bf, nbf) kortgesloten → spanningdaling in fase B/C.

• Einde van de kortsluiting in fase B: Na 20 seconden werd de kortsluiting in fase B afgebroken (primaire voedingsleiding verbrand door boog). De korte tijd veroorzaakte alleen oververhitting van de hulpwinding van fase B.

• Gevolg in fase C: 43 seconden kortsluiting (volgens ongevalsopname) veroorzaakte oververhitting van de secundaire geleider van fase C → smelten/verkoelen van de isolatie. Witte rook kwam hierdoor vrij.

• Isolatiefout: Smelten van de isolatie van de hulpwinding van de PT degradeerde het SF₆-gas in de PT-kamer → lagere isolatieniveau.

• Ontladingen: Vermindering van de isolatie + kleine afstanden tot de grond → ontlading van fases A/B/C naar de GIS-huls.

• Explosie: Boogenergie verhoogde de druk in de gasruimte → barsting van de schijfisolator van de PT.

3.3 Menselijke fout

Tijdens de inbedrijfstelling:

• Technici controleerden opnieuw de polariteit en isolatie van de PT.

• Voor gemak verwijderden ze de secundaire PT-schakeling van de terminalstrip in de bedieningskast.

• Per ongeluk werden de einden van de hulpwindingen van fase B/C kortgesloten; er werd geen verificatie uitgevoerd → hulpwindingen van fase B/C waren kortgesloten.

4. Preventieve maatregelen
4.1 Veiligheid van de secundaire PT-schakeling

Kortsluitingen in secundaire PT-schakelingen kunnen componenten beschadigen of PT's laten verbranden. Bij installatie in een gesloten GIS-kamer kunnen PT-fouten leiden tot explosies (met risico op letsel en vertraging van reparaties). Daarom is strikte aandacht vereist bij de installatie en bedrading van GIS-PT's.

4.2 Protocollen voor secundaire schakelingen

"Veiligheidsvoorschriften voor elektrisch werk" en "Veiligheidsvoorschriften voor terplaatse werkzaamheden aan relaisbescherming" vereisen veiligheidsbonnen voor het demonteren en bedraden van secundaire schakelingen. Het gebruik hiervan (en integratie van risicobeheersing) had foutieve bedrading kunnen voorkomen onder werkdruk en tijdsdruk.

4.3 Voor-energie-tests

Versterk de voor-energie-tests van PT's (gestandaardiseerd en gedocumenteerd). Draag strikte uitvoering van tests uit om fouten door slordig werk te voorkomen.

4.4 Organisatorische en beschermende maatregelen

Bescherm de ingebruik genomen apparatuur (sloten op kasten, gebruik van zegels). Pas alleen aan na goedkeuring; laat de herstelwerkzaamheden onder toezicht plaatsvinden.

4.5 Verwijdering van niet-gebruikte schakelingen

Verwijder niet-gebruikte secundaire schakelingen (om het risico op fouten te verminderen). In dit geval veroorzaakte de niet-gebruikte hulpwinding (aangebracht in de bedieningskast) het ongeval door verkeerde bedrading.

4.6 Luchtcontactor in de PT-huls

Installeer secundaire luchtcontactoren in de bedradingshuizen van de PT (de huidige opstelling in de bedieningskasten kan de GIS-PT-schakelingen niet beschermen). Dit isoleert fouten beneden de secundaire uitgang van de PT.Door het reconstrueren van het ongeval, het analyseren van de oorzaken en het voorstellen van 6 preventieve maatregelen wordt een roadmap voor de veiligheid van secundaire GIS-schakelingen opgesteld.