Wypadek wybuchu sprzętu GIS spowodowany błędami w drugich obwodach PT

1. Przegląd wypadku

W nowo wybudowanej podstacji 110kV GIS eksplodował podczas uruchamiania z powodu zwarcia obwodu wtórnego PT. Choć przyczyna była prosta, konsekwencje były poważne, co wymaga refleksji.

2. Przebieg wypadku

W dniu przesyłania energii:

• Zasilanie górnego poziomu naładowało 110kV GIS (połączone urządzenie).

• 20 sekund po zamknięciu przełącznika wejściowego i pierwszym zetknięciu się z 110kV szyną pojawił się biały dym między komorą PT a pulpitem sterowania.

• W ciągu dziesięciu sekund eksplodowała komora GIS PT szyny. Zasilanie górne wyłączyło się; izolator dyskowy komory PT pękł, wypełniając pomieszczenie GIS fragmentami izolatorów i produktami spalania SF₆.

3. Analiza przyczyn
3.1 Badanie terenowe

PT 110kV (Shanghai MWB, typ elektromagnetyczny) miało:

• 1 podstawowe cewki wtórne: 100/√3 V (150VA, klasa 0.2).

• 1 pomocniczą cewkę wtórną: 100V (150VA, klasa 3P), nieużywaną według projektu (przewiedziona do terminalu pulpitu sterowania, bez połączenia zewnętrznych).

Kluczowe stwierdzenia:

• Faza C: Poważne oparzenia izolacji cewki wtórnej PT; przewód podstawowej cewki spalony. Izolacja przewodu pomocniczej cewki całkowicie spalona; izolacyjna rura między cewką pomocniczą a rdzeniem spalona. Opor izolacji między cewkami podstawową i pomocniczą = 0.

• Faza B: Zewnętrzna izolacja podstawowej cewki wtórnej miała ślady spalenia; wewnętrzna warstwa lakierowa nienaruszona. Powierzchniowa izolacja cewki pomocniczej pokazywała oznaki przegrzania i spalenia.

• Faza A: Lekkie spalenie zewnętrznej izolacji podstawowej cewki wtórnej; inne przewody/izolacje nienaruszone.

Wstępny wniosek: Zwarcie obwodu wtórnego PT, prawdopodobnie w fazach B/C cewki pomocniczej.

Dalsza inspekcja pulpitu sterowania: Cewki pomocnicze fazy B/C były skrócone wewnątrz. Połączenia zaprojektowane (C - ncf do terminalu 11, B - nbf do terminalu 15) były niepoprawnie przewiedzione (C - ncf do 12, skrócone do 14 - cf; B - nbf do 16, skrócone do 18 - bf).

3.2 Rozwój wypadku

• Początek zwarcia: Po zamknięciu systemu podstawowego, cewki pomocnicze fazy B/C (cf, ncf; bf, nbf) zostały skrócone → spadek napięcia w fazie B/C.

• Koniec zwarcia fazy B: Po 20 sekundach, zwarcie fazy B zostało przerwane (przewód podstawowy spalony przez łuk). Krótkotrwałe zwarcie spowodowało jedynie przegrzanie cewki pomocniczej fazy B.

• Konsekwencje fazy C: 43-sekundowe zwarcie (według nagrania wypadku) przegrzało przewód wtórny fazy C → stopienie/spalenie izolacji. Biały dym pochodził stąd.

• Awaria izolacji: Stopienie izolacji cewki pomocniczej PT spowodowało degradację gazu SF₆ w komorze PT → niższy poziom izolacji.

• Rozładowania: Niższy poziom izolacji + mała odległość między fazami a ziemią → rozładowania faz A/B/C do obudowy GIS.

• Eksplozja: Energię łuku podniosła ciśnienie w komorze gazowej → pęknięcie izolatora dyskowego PT.

3.3 Błąd ludzki

Podczas uruchamiania:

• Technicy ponownie sprawdzili polaryzację i izolację PT.

• W celu ułatwienia, usunęli obwód wtórny PT z terminalu pulpitu sterowania.

• Niechcący skrócili końce cewek pomocniczych fazy B/C; nie zweryfikowali → cewki pomocnicze fazy B/C zostały skrócone.

4. Zapobiegawcze środki bezpieczeństwa
4.1 Bezpieczeństwo obwodów wtórnych PT

Zwarcia w obwodach wtórnych PT mogą uszkodzić komponenty lub spalić PT. Zainstalowane w zamkniętej komorze GIS, awarie PT mogą prowadzić do eksplozji (zagrożenie dla bezpieczeństwa, opóźnienia w naprawie). Dlatego instalacja i przewidywanie GIS PT wymaga ścisłej uwagi.

4.2 Protokoły obwodów wtórnych

“Regulamin bezpieczeństwa pracy elektrycznej” i “Regulamin bezpieczeństwa pracy na miejscu w systemach ochrony” nakazują stosowanie biletów bezpieczeństwa dla prac wtórnych podczas demontażu i montażu. Stosowanie tych protokołów (oraz integracja kontroli ryzyka) mogłoby zapobiec błędowi przewidzianemu pod presją czasu i obciążeń pracą.

4.3 Testy przed włączeniem

Wzmocnić testy PT przed włączeniem (standaryzowane, udokumentowane). Ścisłe egzekwowanie wykonania testów pozwoli uniknąć błędów wynikających z niedbałej pracy.

4.4 Organizacyjne i ochronne środki

Chronić zainstalowane urządzenia (zamykanie szaf, używanie pieczęci). Modyfikować tylko po zatwierdzeniu; przywracać pod nadzorem.

4.5 Usunięcie nieużywanych obwodów

Usunąć nieużywane obwody wtórne (redukcja ryzyka błędów). W tym przypadku nieużywana cewka pomocnicza (przewiedziona do pulpitu sterowania) spowodowała wypadek poprzez niepoprawne przewiedzenie.

4.6 Wentylator powietrza PT

Zainstalować wentylatory powietrza wtórnego w skrzynkach kablowych PT (aktualne ustawienie w pulpity sterowania nie chroni obwodów GIS-PT). To izoluje awarie poniżej wyjścia wtórnego PT.Rekonstruując wypadek, analizując przyczyny i proponując 6 środków zapobiegawczych, stworzono plan działania dla bezpieczeństwa obwodów wtórnych GIS.