En GIS-utstyrseksploderingsulykke forårsaket av feil i PT sekundærkabling

1. Uhellsoversikt

En nylig bygget 110kV understasjon eksploderte under kommisjonering på grunn av en kortslutning i sekundærkretsen til en spenningstransformator (PT). Selv om årsaken var enkel, var konsekvensene alvorlige, noe som krevde refleksjon.

2. Uhellets forløp

På energileveringsdagen:

• Den overordnede strømforsyningen laddet 110kV GIS (et kombinert apparat).

• 20 sekunder etter at innkommeswitchen ble slått på og 110kV busset ble forsynt med strøm for første gang, kom det hvit røyk mellom PT-kompartementet og kontrollkabinetet.

• Innen ti sekunder eksploderte PTs GIS-kompartement. Den overordnede strømforsyningen ble brutt; diskisolatoren i PT-kompartementet brøt, og fylte GIS-rommet med isolatorfragmenter og SF₆ forbrenningsprodukter.

3. Årsaksanalyse
3.1 Påstedundersøkelse

110kV PT (Shanghai MWB, elektromagnetisk type) hadde:

• 1 grunnleggende sekundærvinding: 100/√3 V (150VA, 0.2 klasse).

• 1 hjelpevinding: 100V (150VA, 3P klasse), ubrukt ifølge design (ført til terminalblokk i kontrollkabinet, ingen ekstern kobling).

Nøkkelfunn:

• Fase C: Alvorlig brenning av isolasjonen i PTs sekundærvinding; lederen i grunnleggende vinding var brunt. Isolasjonen til hjelpevindingen var totalt brennt; isolasjonsylinderen mellom hjelpevinding og jernkjede var brunt. Isolationsmotstand mellom grunnleggende og hjelpevinding = 0.

• Fase B: Ytre isolasjonen til grunnleggende sekundærvinding hadde brenneflak; intern lakkefilm intakt. Overflateisolasjonen til hjelpevindingen viste tegn på overvarme og brenning.

• Fase A: Lett brenning av ytre isolasjonen til grunnleggende sekundærvinding; andre ledere/isolasjon intakte.

Forklaring: Kortslutning i PTs sekundærkrets, sannsynligvis i hjelpevindingene i fase B/C.

Videre undersøkelse av kontrollkabinet: Hjelpevindingene i fase B/C var kortsluttet inne. Designintenderte koblinger (C - ncf til terminal 11, B - nbf til terminal 15) var feil koblet (C - ncf til 12, kortsluttet til 14 - cf; B - nbf til 16, kortsluttet til 18 - bf).

3.2 Uhellets utvikling

• Start av kortslutning: Etter at primærsystemet ble slått på, ble hjelpevindingene i fase B/C (cf, ncf; bf, nbf) kortsluttet → spenningsfall i fase B/C.

• Slutt av kortslutning i fase B: Etter 20 sekunder ble kortslutningen i fase B brutt (primærleder ble brennet av bue). Kort tidsperiode førte bare til overvarming av hjelpevindingen i fase B.

• Konsekvenser i fase C: 43 sekunder kortslutning (ifølge uhellskartotek) førte til overvarming av sekundærlederen i fase C → smelting/bruning av isolasjon. Hvit røyk kom fra dette.

• Isolasjonsnedbrytning: Smelting av isolasjon i PTs hjelpevinding degraderte SF₆-gassen i PT-kammeret → lavere isolasjonsnivå.

• Avladinger: Redusert isolasjon + kort avstand mellom fasen og jorden → fase A/B/C avlastet seg til GIS-skallet.

• Eksplodering: Buenergi økte trykket i gasskammeret → PT-diskisolatoren brøt.

3.3 Menneskeskaper feil

Under kommisjonering:

• Teknikere sjekket PTs polaritet/isolasjon på nytt.

• For bekvemmelighet fjernet de PTs sekundærkrets fra terminalblokken i kontrollkabinetet.

• Feilaktig kortsluttet endene av hjelpevindingene i fase B/C; feilet å verifisere → hjelpevindingene i fase B/C ble kortsluttet.

4. Forebyggende tiltak
4.1 Sikkerhet i PTs sekundærkrets

Kortslutninger i PTs sekundærkrets kan skade komponenter eller brenne PT. Installert i et lukket GIS-kammer, kan PT-feil føre til eksplodering (med risiko for skader, forsinkelse av reparasjoner). Derfor krever GIS PT-installasjon/kobling streng oppmerksomhet.

4.2 Sekundærkretsprotokoller

“Elektriske sikkerhetsarbeidsregler” og “Relébeskyttelses regler for feltarbeid” krever sikkerhetsskjemaer for sekundærarbeid ved montering/kobling. Ved bruk av disse (og integrering av risikostyring) kunne feilkobling unngås under arbeidspress og tidspres.

4.3 Testing før energiforsyning

Styrk testene av PT før energiforsyning (standardisert, dokumentert). Gjennomfør streng testutførelse for å unngå feil fra uoppmerksomt arbeid.

4.4 Organisatoriske og beskyttelsesmessige tiltak

Beskytt installert utstyr (lås kabinetter, bruk sigiller). Modifiser kun etter godkjenning; ha overvåket gjenoppretting.

4.5 Fjerning av ubrukte kretser

Fjern ubrukte sekundærkretser (reduser risiko for feil). Her forårsaket den ubrukte hjelpevindingen (ført til kontrollkabinetet) uhellet gjennom feilkobling.

4.6 Luftkontaktor i PT-hovedet

Installer sekundære luftkontaktorer i PT-hovedets kableringsbokser (nåværende oppsett i kontrollkabinet kan ikke beskytte GIS-til-PT-kretser). Dette isolerer feil under PTs sekundærutgang.Ved å rekonstruere uhellet, analysere årsaker og foreslå 6 forebyggende tiltak, er en veikart for sikkerhet i GIS sekundærkretser etablert.