1. Aperçu de l'accident
1.1 Structure et connexion du transformateur de tension de l'armoire de commutation GIS 35kV
L'armoire de commutation double bus à isolation gazeuse ZX2, fabriquée en mars 2011 et mise en service officiellement en juillet 2012, est configurée avec deux groupes de transformateurs de tension (PT) pour chaque section de bus. Les deux groupes de PT de la même section de bus sont conçus dans un seul cabinet d'armoire de commutation d'une largeur de 600 mm. Les PT triphasés sont disposés en formation triangulaire au fond du cabinet.
Les PT sont connectés aux disjoncteurs dans la chambre de bus de l'armoire de commutation PT via des câbles courts. Les disjoncteurs sont connectés au bus triphasé par des contacts mobiles dans la chambre de bus entièrement fermée SF₆. La structure de bus entièrement fermée réduit le taux de défaillance, et le bus n'est pas équipé de protection de bus dédiée. Les défauts de bus sont éliminés par la protection de secours du disjoncteur d'entrée de puissance.
1.2 Mode de fonctionnement avant la surchauffe
Avant l'accident, le réseau électrique fonctionnait comme suit :
Système 220kV : Les lignes Qiaoshi et Huishi étaient en parallèle avec l'interrupteur de liaison de bus fermé.
Charge des transformateurs principaux : Le transformateur principal n°1 portait 47 MW, et le n°2 portait 14 MW.
Système 35kV : L'unité A opérait avec des doubles bus en fonctionnement séparé. Le générateur n°2, portant 30,5 MW, était connecté au Bus II de l'unité A via le Bus 1 de l'unité E, les interrupteurs de connexion à huile chaude 361 et 367, et opérait en parallèle avec le transformateur principal n°2.
1.3 Déroulement de l'accident
2. Analyse des causes
2.1 Défauts de qualité et d'installation de l'équipement
2.2 Conditions de fonctionnement anormales
2.3 Analyse de démontage du fabricant
Localisation de la panne
Fissuration de l'époxy autour du trou de montage de la bride du PT de phase A a conduit à une mise à la terre intermittente.
Fracture mécanique de la prise de phase B a déclenché un court-circuit interphase.
Analyse des contraintes
Connexions de câble non flexibles générant des contraintes transversales concentrées autour des trous de bride.
Progression de la panne : Mise à la terre intermittente → Ablation du revêtement d'aluminium → Réinitialisation de la panne → Défaillance finale.
3. Plan de rénovation
3.1 Optimisation de la surveillance de l'équipement
Mettre en place une surveillance en ligne de la décharge partielle pour les armoires de commutation GIS du même modèle et établir des données de référence.
Effectuer des tests périodiques de résistance d'isolation avec un seuil de 200 MΩ.
3.2 Amélioration de la conception structurelle
Élargissement du cabinet : Augmenter la largeur du cabinet de 600 mm à 800 mm pour améliorer la dissipation de la chaleur.
Amélioration des connexions : Remplacer les câbles courts par des connexions directes pour réduire les contraintes.
Conception modulaire : Adopter des PT et des parafoudres plug-in pour minimiser le temps de maintenance.
3.3 Renforcement du système de protection
Ajouter des disjoncteurs dédiés pour les armoires de commutation PT avec protection contre les surintensités/surtensions.
Installer des dispositifs de protection de bus dédiés pour une isolation rapide des défauts.
Optimiser la conception du circuit zéro-sequence pour réduire le risque de résonance.
3.4 Ajustement de la stratégie d'exploitation et de maintenance
Établir des registres de gestion du cycle de vie complet de l'équipement, documentant les données d'installation et de maintenance.
Effectuer des tests trimestriels du contenu en humidité SF₆ avec un seuil ≤300 ppm.
Conduire des tests annuels des caractéristiques volt-ampère des PT pour comparaison avec les données d'usine.
4. Leçons apprises et mesures préventives
4.1 Leçons clés
Défaut de conception : La co-localisation des PT a augmenté le risque de propagation des pannes.
Manque de maintenance : Échec à détecter les dommages cumulatifs dus aux contraintes.
Défaut de protection : La dépendance à la protection de secours a retardé l'élimination de la panne.
4.2 Mesures préventives
Renforcer la supervision de la fabrication de l'équipement, en se concentrant sur les processus d'isolation et l'intégrité structurelle.
Promouvoir la maintenance basée sur l'état en utilisant la surveillance vibratoire pour évaluer les niveaux de contrainte.
Réviser les spécifications de conception pour imposer des connexions flexibles entre les PT et les bus.
Conduire des exercices anti-accidents pour standardiser les procédures de réponse d'urgence en cas de pannes PT.
4.3 Résultats de la mise en œuvre
Les données post-rénovation montrent :
La décharge partielle est passée de 80 pC à 15 pC.
La hausse de température sous charge pleine a diminué de 12°C.
Le temps de réponse à la panne a été raccourci de 600 ms à 40 ms.
5. Conclusion
Cet accident a révélé de multiples risques cachés dans la conception, l'installation et la maintenance de l'équipement GIS. Grâce à l'optimisation structurelle, la mise à niveau du système de protection et l'amélioration de la gestion, un système de prévention des risques complet a été établi. La surveillance continue des performances de l'équipement fournira une expérience de rénovation reproductible pour des postes similaires.
