1. Resumen del Accidente
1.1 Estructura y Conexión del Transformador de Tensión del Interruptor GIS de 35kV
El interruptor de doble bus con aislamiento a gas ZX2, fabricado en marzo de 2011 y puesto en operación oficialmente en julio de 2012, está configurado con dos grupos de transformadores de tensión (PT) para cada sección del bus. Los dos grupos de PT de la misma sección del bus están diseñados en un gabinete de interruptor con un ancho de 600 mm. Los PT trifásicos están dispuestos en formación triangular en la parte inferior del gabinete.
Los PT están conectados a los interruptores de conexión en la cámara del bus del interruptor de PT a través de cables cortos. Los interruptores de conexión están conectados al bus trifásico a través de contactos móviles en la cámara del bus completamente cerrada de SF₆. La estructura del bus completamente cerrado reduce la tasa de fallos, y el bus no está equipado con protección dedicada. Las fallas del bus se eliminan a través de la protección de respaldo del interruptor de entrada de energía.
1.2 Modo de Operación Antes del Sobrecalentamiento
Antes del accidente, la red eléctrica operaba de la siguiente manera:
Sistema de 220kV: Las líneas Qiaoshi y Huishi estaban en paralelo con el interruptor de conexión del bus cerrado.
Carga del Transformador Principal: El transformador principal No.1 llevaba 47 MW, y el No.2 llevaba 14 MW.
Sistema de 35kV: La Unidad A operaba con doble bus en operación dividida. El Generador No.2, que llevaba 30.5 MW, estaba conectado al Bus II de la Unidad A a través del Bus 1 de la Unidad E, los interruptores de interconexión de aceite caliente 361 y 367, y operaba en paralelo con el transformador principal No.2.
1.3 Proceso del Accidente
Precursor del Fallo
A partir de las 15:11:20.393 del 19 de abril, el dispositivo de protección del interruptor 367 de la Unidad E (Unidad de Bus para Generadores 1 y 2) emitió repetidamente alarmas de desconexión de PT, que se restablecían de forma intermitente.
Quemado del Equipo
A las 15:12:59, se observó humo y arco eléctrico en el gabinete de PT del Bus 1 de la Unidad E. La protección de sobrecorriente cero secuencial de los interruptores 361 y 367 se activó, haciendo saltar ambos interruptores.
Inspección en Sitio
La puerta del gabinete fue expulsada. El PT de la Fase A estaba severamente quemado, y el conector de la Fase B estaba fracturado. El equipo interno estaba carbonizado.
Los cables secundarios del gabinete adyacente del pararrayos estaban dañados. Las pruebas de presión y aislamiento de la cámara del bus fueron normales.
2. Análisis de Causas
2.1 Defectos de Calidad y de Instalación del Equipo
2.2 Condiciones de Operación Anormales
2.3 Análisis de Desmontaje del Fabricante
Ubicación del Fallo
Grietas en la resina epoxi en el agujero de montaje del flange del PT de la Fase A, lo que llevó a una conexión a tierra intermitente.
Fractura mecánica del conector de la Fase B desencadenando un cortocircuito entre fases.
Análisis de Estrés
Conexiones de cable no flexibles generando estrés transversal concentrado en los agujeros del flange.
Progresión del fallo: Conexión a tierra intermitente → Ablación del recubrimiento de aluminio → Restablecimiento del fallo → Rotura final.
3. Plan de Reacondicionamiento
3.1 Optimización de Monitoreo del Equipo
Implementar monitoreo en línea de descargas parciales para interruptores GIS del mismo modelo y establecer datos de referencia.
Realizar pruebas periódicas de resistencia aislante con un umbral de 200 MΩ.
3.2 Mejora del Diseño Estructural
Ampliación del Gabinete: Aumentar el ancho del gabinete de 600 mm a 800 mm para mejorar la disipación de calor.
Actualización de Conexiones: Reemplazar los conectores de cable cortos con conexiones directas para reducir el estrés.
Diseño Modular: Adoptar PTs/pararrayos enchufables para minimizar el tiempo de mantenimiento.
3.3 Mejora del Sistema de Protección
Agregar interruptores dedicados para interruptores de PT con protección contra sobrecorriente/sobretensión.
Instalar dispositivos de protección de bus dedicados para aislamiento rápido de fallas.
Optimizar el diseño del circuito de secuencia cero para reducir el riesgo de resonancia.
3.4 Ajuste de la Estrategia de Operación y Mantenimiento
Establecer registros de gestión de ciclo de vida completo para el equipo, documentando datos de instalación y mantenimiento.
Realizar pruebas trimestrales de contenido de humedad en SF₆ con un umbral ≤300 ppm.
Realizar pruebas anuales de características volt-amperio de PT para comparar con datos de fábrica.
4. Lecciones Aprendidas y Medidas Preventivas
4.1 Lecciones Clave
Defecto de Diseño: La ubicación conjunta de PTs aumentó el riesgo de propagación de fallas.
Falta de Mantenimiento: No detectar el daño acumulado por estrés.
Deficiencia de Protección: La dependencia de la protección de respaldo retrasó la eliminación de fallas.
4.2 Medidas Preventivas
Fortalecer la supervisión de la fabricación de equipos, enfocándose en los procesos de aislamiento y la integridad estructural.
Promover el mantenimiento basado en estado utilizando monitoreo de vibración para evaluar niveles de estrés.
Revisar las especificaciones de diseño para exigir conexiones flexibles entre PTs y buses.
Realizar simulacros de antiaccidente para estandarizar los procedimientos de respuesta de emergencia para fallas de PT.
4.3 Resultados de la Implementación
Los datos posteriores al reacondicionamiento muestran:
Descargas parciales reducidas de 80 pC a 15 pC.
Incremento de temperatura bajo carga completa disminuido en 12°C.
Tiempo de respuesta a fallas reducido de 600 ms a 40 ms.
5. Conclusión
Este accidente reveló múltiples riesgos ocultos en el diseño, instalación y mantenimiento del equipo GIS. A través de la optimización estructural, la actualización del sistema de protección y el mejoramiento de la gestión, se ha establecido un sistema integral de prevención de riesgos. El monitoreo continuo del rendimiento del equipo proporcionará experiencia de reacondicionamiento replicable para subestaciones similares.
