1. Resumo do accidente
1.1 Estructura e conexión do transformador de voltaxe de 35kV GIS
O interruptor de dúas barras ZX2 a gas fabricado en marzo de 2011 e posto en servizo oficialmente en xuño de 2012 está configurado con dous grupos de transformadores de voltaxe (PTs) para cada sección da barra. Os dous grupos de PTs da mesma sección de barra están deseñados nunha caixa de interruptor de 600 mm de ancho. Os PTs trifásicos están dispostos nunha formación triangular na parte inferior da caixa.
Os PTs están conectados aos interruptores de separación no compartimento de barra do interruptor de PT mediante plugs de cable curtos. Os interruptores de separación están conectados á barra trifásica a través de contactos móbeis no compartimento de barra totalmente encerrado de SF₆. A estrutura de barra totalmente encerrada reduce a taxa de fallos, e a barra non está equipada con protección de barra dedicada. Os fallos de barra son eliminados a través da protección de respaldo do interruptor de entrada de enerxía.
1.2 Modo de operación antes do sobrecalentamento
Antes do accidente, a rede eléctrica operaba así:
Sistema de 220kV: As liñas Qiaoshi e Huishi estaban en paralelo co interruptor de unión de barras pechado.
Carga do transformador principal: O transformador principal n.º 1 levaba 47 MW, e o n.º 2 levaba 14 MW.
Sistema de 35kV: A Unidade A operaba con dúas barras en operación dividida. O xerador n.º 2, que levaba 30,5 MW, estaba conectado á Barra II da Unidade A a través da Barra 1 da Unidade E, os interruptores de interconexión de aceite quente 361 e 367, e operaba en paralelo co transformador principal n.º 2.
1.3 Proceso do accidente
Precursor do fallo
A partir das 15:11:20.393 do 19 de abril, o dispositivo de protección do interruptor 367 da Unidade E (Unidade de Barra para Xeradores 1 e 2) emitiu repetidamente alarmas de desconexión de PT, que se restablecían intermitentemente.
Quema do equipo
Ás 15:12:59, observouse fume e arco eléctrico na caixa de PT da Barra 1 da Unidade E. A protección de corrente de secuencia cero dos interruptores 361 e 367 foi activada, provocando o salto de ambos os interruptores.
Inspección in situ
A porta da caixa foi aberta pola explosión. O PT da fase A estaba severamente queimado, e o plug da fase B estaba fracturado. O equipo interno estaba carbonizado.
Os cables secundarios da caixa de pararrayos adxacente estaban danados. As probas de presión e aislamento do compartimento de barra foron normais.
2. Análise das causas
2.1 Defectos de calidade e instalación do equipo
2.2 Condicions de operación anormais
2.3 Análise de desmontaxe do fabricante
Localización do fallo
Análise de estrés
Conexións de cable non flexibles que xeraron estrés transversal concentrado nos buracos da flange.
Progresión do fallo: Aterramento intermitente → Ablación do recubrimento de aluminio → Restablecemento do fallo → Rotura final.
3. Plan de retrofit
3.1 Optimización da monitorización do equipo
Implementar monitorización en liña de descargas parciais para interruptores GIS do mesmo modelo e establecer datos de referencia.
Realizar probas periódicas de resistencia de aislamento con un límite de 200 MΩ.
3.2 Melora do deseño estructural
Ampliación da caixa: Aumentar o ancho da caixa de 600 mm a 800 mm para mellorar a dissipación de calor.
Actualización da conexión: Substituír plugs de cable curtos por conexións directas para reducir o estrés.
Deseño modular: Adoptar PTs/pararrayos enchugables para minimizar o tempo de mantemento.
3.3 Melora do sistema de protección
Adicionar interruptores dedicados para interruptores de PT con protección contra sobrecorrente/sobretensión.
Instalar dispositivos de protección de barra dedicados para a isolación rápida de fallos.
Optimizar o deseño do circuito de secuencia cero para reducir o risco de resonancia.
3.4 Axuste da estratexia de operación e mantemento
Estabelecer rexistros de xestión de ciclo de vida completo para equipos, documentando datos de instalación e mantemento.
Realizar probas trimestrais de contido de humidade de SF₆ con un límite ≤300 ppm.
Realizar probas anuais de características de voltio-amperios de PT para comparación cos datos de fábrica.
4. Leccións aprendidas e medidas preventivas
4.1 Leccións clave
Defecto de deseño: A colocación xunta de PTs aumentou o risco de propagación de fallos.
Falta de mantemento: Falta de detección do dano acumulado por estrés.
Deficiencia de protección: A dependencia da protección de respaldo retardou a eliminación do fallo.
4.2 Medidas preventivas
Fortalecer a supervisión da fabricación de equipos, centrando a atención nos procesos de aislamento e integridade estructural.
Promover o mantemento basado en condición utilizando a monitorización de vibracións para avaliar os niveis de estrés.
Revisar as especificacións de deseño para obrigar a conexións flexibles entre PTs e barras.
Realizar simulacros antifallo para estandarizar os procedementos de resposta de emergencia a fallos de PT.
4.3 Resultados da implementación
Os datos posteriores ao retrofit mostran:
Descenso de descargas parciais de 80 pC a 15 pC.
Diminución da subida de temperatura baixo carga completa en 12°C.
Reducción do tempo de resposta ao fallo de 600 ms a 40 ms.
5. Conclusión
Este accidente revelou múltiples riscos ocultos no deseño, instalación e mantemento de equipos GIS. A través da optimización estructural, actualización do sistema de protección e melora da xestión, estabeleceu-se un sistema comprehensivo de prevención de riscos. A monitorización continua do rendemento do equipo proporcionará experiencia de retrofit replicable para subestacións similares.
