1. Visão Geral do Acidente
1.1 Estrutura e Conexão do Transformador de Tensão de 35kV da GIS
O disjuntor de dupla barra ZX2 com isolamento a gás, fabricado em março de 2011 e oficialmente posto em operação em julho de 2012, é configurado com dois grupos de transformadores de tensão (PTs) para cada seção da barra. Os dois grupos de PTs da mesma seção da barra são projetados em um único gabinete com largura de 600 mm. Os PTs trifásicos estão dispostos em formação triangular na parte inferior do gabinete.
Os PTs estão conectados aos disjuntores na câmara da barra do gabinete de PTs através de plugs de cabo curto. Os disjuntores estão conectados à barra trifásica através de contatos móveis na câmara de barra totalmente fechada com SF₆. A estrutura de barra totalmente fechada reduz a taxa de falhas, e a barra não está equipada com proteção dedicada. As falhas na barra são eliminadas através da proteção de backup do disjuntor de entrada de energia.
1.2 Modo de Operação Antes do Incêndio
Antes do acidente, a rede elétrica operava da seguinte forma:
Sistema de 220kV: As linhas Qiaoshi e Huishi estavam em operação paralela com o disjuntor de ligação da barra fechado.
Carga da Transformadora Principal: A transformadora principal nº 1 carregava 47 MW, e a nº 2 carregava 14 MW.
Sistema de 35kV: A Unidade A operava com duas barras em operação dividida. O gerador nº 2, carregando 30,5 MW, estava conectado à Barra II da Unidade A através da Barra 1 da Unidade E, dos gabinetes de interconexão de óleo quente 361 e 367, e operava em paralelo com a transformadora principal nº 2.
1.3 Processo do Acidente
Prelúdio da Falha
A partir das 15:11:20.393 de 19 de abril, o dispositivo de proteção do disjuntor 367 da Unidade E (Unidade de Barras para Geradores 1 e 2) emitiu repetidamente alarmes de desconexão do PT, que foram intermitentemente redefinidos.
Queima do Equipamento
Inspeção no Local
A porta do gabinete foi aberta pela explosão. O PT da Fase A estava severamente queimado, e o plug da Fase B estava fraturado. O equipamento interno estava carbonizado.
Os fios secundários do gabinete de parafusos adjacentes foram danificados. Os testes de pressão e isolamento da câmara da barra foram normais.
2. Análise da Causa
2.1 Defeitos de Qualidade do Equipamento e Instalação
2.2 Condições de Operação Anormais
2.3 Análise de Desmontagem do Fabricante
Localização da Falha
Análise de Estresse
Conexões de cabos inflexíveis geraram estresse transversal concentrado nos orifícios da flange.
Progressão da falha: Aterramento intermitente → Ablação do revestimento de alumínio → Reinicialização da falha → Quebra final.
3. Plano de Retrofit
3.1 Otimização de Monitoramento de Equipamentos
Implementar monitoramento online de descargas parciais para gabinetes GIS do mesmo modelo e estabelecer dados de referência.
Realizar testes periódicos de resistência de isolamento com um limite de 200 MΩ.
3.2 Melhoria do Design Estrutural
Expansão do Gabinete: Aumentar a largura do gabinete de 600 mm para 800 mm para melhorar a dissipação de calor.
Atualização de Conexões: Substituir plugs de cabo curto por conexões diretas para reduzir o estresse.
Design Modular: Adotar PTs/parafusos plugáveis para minimizar o tempo de manutenção.
3.3 Aprimoramento do Sistema de Proteção
Adicionar disjuntores dedicados para gabinetes de PTs com proteção contra sobrecorrente/sobretensão.
Instalar dispositivos de proteção de barra dedicados para isolamento rápido de falhas.
Otimizar o design do circuito de sequência zero para reduzir o risco de ressonância.
3.4 Ajuste da Estratégia de Operação e Manutenção
Estabelecer registros de gestão de ciclo de vida completo para o equipamento, documentando dados de instalação e manutenção.
Realizar testes trimestrais de teor de umidade de SF₆ com um limite ≤300 ppm.
Realizar testes anuais de características voltagem-corrente dos PTs para comparação com dados de fábrica.
4. Lições Aprendidas e Medidas Preventivas
4.1 Lições Chave
Defeito de Design: A localização conjunta de PTs aumentou o risco de propagação de falhas.
Falta de Manutenção: Falha em detectar danos cumulativos de estresse.
Deficiência de Proteção: Dependência da proteção de backup atrasou a eliminação da falha.
4.2 Medidas Preventivas
Fortalecer a supervisão da fabricação de equipamentos, focando nos processos de isolamento e integridade estrutural.
Promover a manutenção baseada em condições usando monitoramento de vibração para avaliar níveis de estresse.
Revisar as especificações de design para exigir conexões flexíveis entre PTs e barras.
Realizar exercícios antidesastre para padronizar os procedimentos de resposta emergencial para falhas de PTs.
4.3 Resultados da Implementação
Os dados pós-retrofit mostram:
Descargas parciais reduzidas de 80 pC para 15 pC.
Aumento de temperatura sob carga total diminuído em 12°C.
Tempo de resposta a falhas reduzido de 600 ms para 40 ms.
5. Conclusão
Este acidente revelou múltiplos riscos ocultos no design, instalação e manutenção de equipamentos GIS. Através da otimização estrutural, atualização do sistema de proteção e aprimoramento da gestão, foi estabelecido um sistema abrangente de prevenção de riscos. O monitoramento contínuo do desempenho dos equipamentos fornecerá experiência de retrofit replicável para subestações semelhantes.
