Ett GIS-utrustningsexplosionsolycka orsakad av fel vid sekundär kablage av spänningstransformatorer

1. Översikt över olyckan

En nybyggd 110kV understationens GIS exploderade under driftsättning på grund av en kortslutning i PT:s sekundära krets. Trots att orsaken var enkel var konsekvenserna allvarliga, vilket kräver eftertanke.

2. Olyckans förlopp

På energiförsörjningsdagen:

• Den överordnade strömförsörjningen laddade 110kV GIS (en kombinerad anläggning).

• 20 sekunder efter att inkommande brytaren stängdes och 110kV bus först belastades med spänning, uppkom vit rök mellan PT-kammaren och kontrollkabinettet.

• Inom tio sekunder exploderade bus PT:s GIS-kammare. Den överordnade strömförsörjningen hoppade; diskisolatorn i PT-kammaren brast, fyllde GIS-rummet med isolatorfragment och SF₆-förbränningsprodukter.

3. Orsaksanalys
3.1 På platsundersökning

110kV PT (Shanghai MWB, elektromagnetisk typ) hade:

• 1 grundläggande sekundär vindning: 100/√3 V (150VA, 0.2 klass).

• 1 hjälpselektrodsekundär vindning: 100V (150VA, 3P klass), inte använd enligt design (fördelades till terminalblocket i kontrollkabinettet, ingen extern anslutning).

Viktiga fynd:

• Fas C: Allvarlig isoleringsförbränning av PT:s sekundär vindning; grundläggande vindningsledning utbränd. Hjälpsvindningsledningens isolering totalt förbränd; isoleringscylinder mellan hjälpsvindning och järnkärna utbränd. Isolationsmotstånd mellan grundläggande och hjälpsvindningar = 0.

• Fas B: Yttre isolering av grundläggande sekundär vindning visade brännmärken; intern lackfilm intakt. Ytisolering av hjälpsvindning visade överhettning och förbränning.

• Fas A: Lätt brännmärke på yttre isolering av grundläggande sekundär vindning; andra ledningar/isolation intakta.

Första slutsats: Kortslutning i PT:s sekundära krets, troligen i fas B/C-hjälpsvindningar.

Vidare kontroll av kontrollkabinettet: Fas B/C-hjälpsvindningar var kortslutade inuti. Designavsedda kopplingar (C-ncf till terminal 11, B-nbf till terminal 15) var felkopplade (C-ncf till 12, kortslutade till 14-cf; B-nbf till 16, kortslutade till 18-bf).

3.2 Olyckans utveckling

• Början av kortslutning: Efter primärsystemets stängning kortslutades fas B/C-hjälpsvindningar (cf, ncf; bf, nbf) -> spänningsfall i fas B/C.

• Slut av kortslutning i fas B: Efter 20 sekunder avbröts kortslutningen i fas B (primärförbindelse bränd av båge). Det korta tidsintervallet ledde endast till överskottsvärmning i fas B-hjälpsvindning.

• Konsekvenser för fas C: 43 sekunders kortslutning (enligt olycksregistrering) ledde till överskottsvärmning av fas C:s sekundära ledning -> smältning/förbränning av isolering. Vit rök kom från detta.

• Isoleringsfel: Smältning av PT-hjälpsvindningsisolering degraderade SF₆-gasen i PT-kammaren -> lägre isoleringsnivå.

• Utlösningar: Sänkt isoleringsnivå + nära distanser mellan fas och mark -> faserna A/B/C utlöste mot GIS-skalen.

• Explosion: Bågenergi höjde trycket i gaskammaren -> PT-diskisolatorn brast.

3.3 Mänskligt fel

Under driftsättning:

• Tekniker kontrollerade PT:s polaritet/isolering igen.

• För bekvämlighet avkopplades PT:s sekundära krets från terminalblocket i kontrollkabinettet.

• Av misstag kortslutades slutarna av fas B/C-hjälpsvindningar; verifiering misslyckades -> fas B/C-hjälpsvindningar kortslutades.

4. Förhindrande åtgärder
4.1 Säkerhet i PT:s sekundära krets

Kortslutningar i PT:s sekundära krets kan skada komponenter eller bränna PT. Installeras i en stängd GIS-kammare kan PT-fel leda till explosioner (med risk för skador, försenade reparationer). Därför kräver GIS PT-installation och kablage strikt uppmärksamhet.

4.2 Sekundära kretsprotokoll

"Elektriska säkerhetsarbetsregler" och "Reläskydd på plats arbetssecurityregler" kräver säkerhetssedlar för avmontage/kablage vid sekundära arbeten. Genom att använda dessa (och integrera riskkontroll) skulle felaktigt kablage ha kunnat undvikas under arbetsbelastning/tidspress.

4.3 Test innan energiförsörjning

Förstärk test av PT innan energiförsörjning (standardiserade, dokumenterade). Tvinga strikt testutförande för att undvika fel från slarvigt arbete.

4.4 Organisatoriska och skyddsåtgärder

Skydda driftsatta enheter (lås kabinetter, använd sigill). Ändringar endast efter godkännande; ha övervakad återställning.

4.5 Avlägsnande av oanvända kretsar

Ta bort oanvända sekundära kretsar (minskar risken för fel). Här orsakade den oanvända hjälpsvindningen (fördelad till kontrollkabinettet) olyckan genom felkoppling.

4.6 PT-kroppens luftbrytare

Installera sekundära luftbrytare i PT-kroppens kablageboxar (nuvarande uppställning i kontrollkabinetter kan inte skydda GIS-PT-kretsar). Detta isolerar fel nedanför PT:s sekundära utgång.Genom att återskapa olyckan, analysera orsaker och föreslå 6 förebyggande åtgärder etableras en vägledning för GIS sekundära krets säkerhet.