Một vụ nổ thiết bị GIS do lỗi đấu nối thứ cấp PT

1. Tổng quan về tai nạn

Một trạm biến áp 110kV mới xây đã phát nổ trong quá trình đưa vào sử dụng do ngắn mạch ở mạch thứ cấp của PT. Mặc dù nguyên nhân đơn giản, hậu quả lại nghiêm trọng, đòi hỏi phải suy ngẫm.

2. Quá trình tai nạn

Ngày truyền điện:

• Nguồn điện cấp trên đã sạc cho GIS 110kV (một thiết bị kết hợp).

• 20 giây sau khi đóng công tắc vào và tác động điện lần đầu lên bus 110kV, khói trắng xuất hiện giữa ngăn PT và tủ điều khiển.

• Trong mười giây, ngăn GIS của bus PT phát nổ. Nguồn điện cấp trên bị cắt; đĩa cách điện của ngăn PT bị vỡ, làm đầy phòng GIS với các mảnh vỡ cách điện và sản phẩm cháy của SF₆.

3. Phân tích nguyên nhân
3.1 Khảo sát tại hiện trường

PT 110kV (Shanghai MWB, loại điện từ) có:

• 1 cuộn dây thứ cấp cơ bản: 100/√3 V (150VA, lớp 0.2).

• 1 cuộn dây thứ cấp phụ trợ: 100V (150VA, lớp 3P), không được sử dụng theo thiết kế (đưa đến khối đầu cuối của tủ điều khiển, không có kết nối bên ngoài).

Kết quả chính:

• Pha C: Cuộn dây thứ cấp của PT bị cháy cách điện nghiêm trọng; dây dẫn cuộn cơ bản bị cháy xém. Cách điện dây dẫn cuộn phụ trợ hoàn toàn bị cháy; trụ cách điện giữa cuộn phụ trợ và lõi sắt bị cháy xém. Điện trở cách điện giữa cuộn cơ bản và cuộn phụ trợ = 0.

• Pha B: Cuộn dây thứ cấp cơ bản có dấu hiệu cháy bên ngoài; màng sơn bên trong vẫn còn nguyên. Mặt ngoài cách điện cuộn phụ trợ có dấu hiệu cháy xém.

• Pha A: Có dấu hiệu cháy nhẹ trên bề mặt cách điện cuộn dây thứ cấp cơ bản; các dây dẫn/cách điện khác vẫn còn nguyên.

Kết luận sơ bộ: Mạch thứ cấp của PT bị ngắn mạch, có thể là ở cuộn phụ trợ pha B/C.

Kiểm tra thêm tủ điều khiển: Cuộn phụ trợ pha B/C bị ngắn mạch bên trong. Các kết nối theo thiết kế (C-ncf đến đầu cuối 11, B-nbf đến đầu cuối 15) bị đấu sai (C-ncf đến 12, ngắn mạch với 14-cf; B-nbf đến 16, ngắn mạch với 18-bf).

3.2 Sự phát triển của tai nạn

• Bắt đầu ngắn mạch: Sau khi hệ thống chính đóng, cuộn phụ trợ pha B/C (cf, ncf; bf, nbf) bị ngắn mạch → giảm điện áp pha B/C.

• Kết thúc ngắn mạch pha B: Sau 20 giây, ngắn mạch pha B bị ngắt (dây dẫn chính bị cháy bởi hồ quang). Thời gian ngắn chỉ gây ra quá nhiệt cho cuộn phụ trợ pha B.

• Hậu quả pha C: 43 giây ngắn mạch (theo ghi nhận tai nạn) gây quá nhiệt cho dây dẫn thứ cấp pha C → cách điện chảy/cháy. Khói trắng xuất phát từ đây.

• Hư hỏng cách điện: Cách điện cuộn phụ trợ PT chảy làm giảm chất lượng khí SF₆ trong buồng PT → mức cách điện thấp hơn.

• Phóng điện: Cách điện giảm + khoảng cách pha - đất gần → các pha A/B/C phóng điện đến vỏ GIS.

• Nổ: Năng lượng hồ quang tăng áp suất trong buồng khí → đĩa cách điện PT bị vỡ.

3.3 Lỗi con người

Trong quá trình đưa vào sử dụng:

• Kỹ thuật viên kiểm tra lại cực tính và cách điện của PT.

• Để tiện lợi, họ tháo mạch thứ cấp của PT khỏi khối đầu cuối của tủ điều khiển.

• Nhầm lẫn khi đấu ngắn các đầu cuộn phụ trợ pha B/C; không kiểm tra → cuộn phụ trợ pha B/C bị ngắn mạch.

4. Biện pháp phòng ngừa
4.1 An toàn mạch thứ cấp PT

Ngắn mạch trong mạch thứ cấp của PT có thể gây hư hỏng các thành phần hoặc cháy PT. Khi được lắp đặt trong buồng GIS kín, sự cố PT có thể gây nổ (gây nguy hiểm, chậm trễ sửa chữa). Do đó, việc lắp đặt và đấu nối PT trong GIS cần được chú ý nghiêm ngặt.

4.2 Quy trình mạch thứ cấp

“Quy định an toàn công việc điện” và “Quy định an toàn công việc bảo vệ tự động tại hiện trường” yêu cầu phiếu an toàn cho công việc tháo dỡ và đấu nối. Sử dụng các quy định này (và tích hợp quản lý rủi ro) có thể đã ngăn chặn đấu nối sai trong bối cảnh áp lực công việc và thời gian.

4.3 Kiểm tra trước khi cấp điện

Tăng cường kiểm tra PT trước khi cấp điện (chuẩn hóa, tài liệu hóa). Thực hiện nghiêm ngặt quy trình kiểm tra để tránh lỗi do làm việc cẩu thả.

4.4 Biện pháp tổ chức và bảo vệ

Bảo vệ thiết bị đã đưa vào sử dụng (khóa tủ, sử dụng niêm phong). Chỉ được sửa đổi sau khi được phê duyệt; có giám sát trong quá trình phục hồi.

4.5 Loại bỏ mạch không sử dụng

Loại bỏ các mạch thứ cấp không sử dụng (giảm rủi ro lỗi). Trong trường hợp này, cuộn phụ trợ không sử dụng (đưa đến tủ điều khiển) đã gây tai nạn do đấu nối sai.

4.6 Công tắc không khí thân PT

Lắp đặt công tắc không khí thứ cấp trong hộp dây dẫn thân PT (cấu hình hiện tại trong tủ điều khiển không thể bảo vệ mạch từ GIS đến PT). Điều này cách ly các sự cố dưới đường ra thứ cấp của PT.Bằng cách tái tạo lại tai nạn, phân tích nguyên nhân và đề xuất 6 biện pháp phòng ngừa, một lộ trình an toàn cho mạch thứ cấp GIS được thiết lập.