Авария со взрывом оборудования ГИС, вызванная ошибками в вторичной проводке РТ

1. Обзор аварии

Во время ввода в эксплуатацию новой подстанции 110 кВ произошел взрыв ГИС (комбинированного устройства) из-за короткого замыкания во вторичной цепи ПТ. Хотя причина была простой, последствия оказались серьезными, что требует размышления.

2. Ход аварии

В день передачи электроэнергии:

• Высоковольтная линия питания зарядила ГИС 110 кВ (комбинированное устройство).

• Через 20 секунд после закрытия входного выключателя и первого воздействия на шину 110 кВ между отсеком ПТ и панелью управления появился белый дым.

• В течение десяти секунд взорвался отсек ПТ ГИС. Высоковольтная линия сработала, диск изолятора в отсеке ПТ разрушился, заполнив помещение ГИС фрагментами изолятора и продуктами горения SF₆.

3. Анализ причин
3.1 Расследование на месте

ПТ 110 кВ (Shanghai MWB, электромагнитного типа) имела:

• 1 основную вторичную обмотку: 100/√3 В (150 ВА, класс 0.2).

• 1 вспомогательную вторичную обмотку: 100 В (150 ВА, класс 3P), не использовалась по проекту (проложена до терминального блока панели управления, без внешних соединений).

Основные выводы:

• Фаза C: Сильное повреждение изоляции вторичной обмотки ПТ; проводник основной обмотки обгорел. Изоляция проводника вспомогательной обмотки полностью сгорела; изоляционный цилиндр между вспомогательной обмоткой и сердечником обгорел. Сопротивление изоляции между основной и вспомогательной обмотками = 0.

• Фаза B: Наружная изоляция основной вторичной обмотки имела следы горения; внутренняя пленка осталась целой. Поверхностная изоляция вспомогательной обмотки показывала признаки перегрева и обугливания.

• Фаза A: Незначительное повреждение поверхностной изоляции основной вторичной обмотки; другие проводники и изоляция остались целыми.

Предварительный вывод: Короткое замыкание во вторичной цепи ПТ, вероятно, в вспомогательных обмотках фаз B/C.

Дальнейшая проверка панели управления: Внутри были зашунтированы вспомогательные обмотки фаз B/C. Предназначенные для подключения (C-ncf к терминалу 11, B-nbf к терминалу 15) были неправильно проложены (C-ncf к 12, зашунтировано к 14-cf; B-nbf к 16, зашунтировано к 18-bf).

3.2 Развитие аварии

• Начало короткого замыкания: После закрытия первичной системы, вспомогательные обмотки фаз B/C (cf, ncf; bf, nbf) были зашунтированы → падение напряжения на фазах B/C.

• Конец короткого замыкания фазы B: Через 20 секунд, короткое замыкание фазы B было разорвано (первичный проводник был прожжен дугой). Кратковременность привела только к перегреву вспомогательной обмотки фазы B.

• Последствия для фазы C: 43-секундное короткое замыкание (по записям аварии) привело к перегреву вторичного проводника фазы C → расплавление и обугливание изоляции. Белый дым исходил отсюда.

• Повреждение изоляции: Расплавление изоляции вспомогательной обмотки ПТ ухудшило газ SF₆ в камере ПТ → снижение уровня изоляции.

• Разряды: Уменьшение уровня изоляции + близкое расположение фаз к земле → разряды фаз A/B/C на корпус ГИС.

• Взрыв: Энергия дуги повысила давление в газовой камере → разрушение дискового изолятора ПТ.

3.3 Человеческий фактор

Во время ввода в эксплуатацию:

• Техники повторно проверили полярность и изоляцию ПТ.

• Для удобства они отсоединили вторичную цепь ПТ от терминального блока панели управления.

• По ошибке зашунтировали концы вспомогательных обмоток фаз B/C; не провели проверку → вспомогательные обмотки фаз B/C были зашунтированы.

4. Меры предотвращения
4.1 Безопасность вторичных цепей ПТ

Короткие замыкания во вторичных цепях ПТ могут привести к повреждению компонентов или возгоранию ПТ. При установке в герметичной камере ГИС, отказ ПТ может вызвать взрыв (рискуя травмами и задержкой ремонта). Поэтому установка и коммутация ПТ в ГИС требуют строгого внимания.

4.2 Протоколы работы с вторичными цепями

"Правила безопасности при работе с электроустановками" и "Правила безопасности при работе на месте с релейной защитой" требуют использования безопасных билетов для разборки и коммутации. Использование этих правил (и интеграция контроля рисков) могли бы предотвратить неправильную коммутацию при высоких нагрузках и временных ограничениях.

4.3 Тестирование перед включением

Усиление тестирования ПТ перед включением (стандартизованное, документированное). Строгое выполнение тестов для предотвращения ошибок из-за небрежности.

4.4 Организационные и защитные меры

Защита оборудования, введенного в эксплуатацию (запирание шкафов, использование пломб). Изменения только после одобрения; восстановление под наблюдением.

4.5 Удаление неиспользуемых цепей

Удаление неиспользуемых вторичных цепей (снижение риска ошибок). В данном случае, неиспользуемая вспомогательная обмотка (проложенная к панели управления) стала причиной аварии из-за неправильной коммутации.

4.6 Воздушный выключатель ПТ

Установка вторичных воздушных выключателей в коробках коммутации ПТ (текущая установка в панелях управления не может защитить цепи ГИС-ПТ). Это изолирует неисправности ниже вторичного выхода ПТ.Восстановление хода аварии, анализ причин и предложение 6 мер предотвращения создают дорожную карту для обеспечения безопасности вторичных цепей ГИС.