Päämuuntajan onnettomuudet ja kevyen kaasun toimintongelmat

1. Onnettomuuden kirjaus (19. maaliskuuta 2019)

19. maaliskuuta 2019 kello 16:13 valvontajärjestelmä ilmoitti kevyen kaasun toiminnasta kolmannessa päämuuntimessa. Voiman muuntimien käyttöohjeiden (DL/T572-2010) mukaisesti huolto- ja ylläpitohenkilöstö tarkisti kolmannen päämuuntimen paikan päällä olevan tilan.

Paikan päällä vahvistettiin: Kolmannen päämuuntimen WBH ei-sähköinen suojalaatikko ilmoitti B-faasin kevyestä kaasutoiminnasta muuntimen runkossa, ja nollaus oli tehottomaa. Huolto- ja ylläpitohenkilöstö tarkasti kolmannen päämuuntimen B-faasin kaasusuojan ja kaasotutkan sekä suoritti mittauksia muuntimen rungon ytimen ja puristusrenkaan maanjäristyksen virtaukseen.

Kello 16:36 alueen valvontajärjestelmä ilmoitti kolmannen päämuuntimen raskaasta kaasutoiminnasta, joka aiheutti B-faasin runkon palamisen. Muuntimen kiinteän nestemäisen liekituhonjärjestelmä aktivoitui oikein (signaalikuva saatavilla).

Tämän onnettomuuden toimenpiteet:

• Laadi kevyen kaasun toipumissuunnitelma: Järjestä teknisten muutosten suunnittelun koordinointi, suunnittele myöhemmät sähkökatkokset ja selitä huoltotoimet ennen muutosta.

• Erityiset tarkastukset ja muutokset käytössä oleville muuntimille: Suorita kohdennettuja tarkastuksia toimiville muuntimille ongelman syyn perusteella ja laadi muutosohjelmat.

2. Kevyen kaasun hälytyskäsittelyprosessi

Voiman muuntimien käyttöohjeet (DL/T572-2010) määräävät, että muuntimissa tulee olla kaasuvalvojalla kaksi kontaktia: kevyt kaasu ja raskas kaasu. Normaalin toiminnan aikana kevyt kaasu asetetaan hälytystilaan ja raskas kaasu katkaisutilaan. Muuntimen kevyen kaasun hälytyksen tyypillinen käsittelyprosessi on seuraava:

• Kun kaasuvalvonnan signaali aktivoituu, tarkista välittömästi muuntin määräämällä, johtuuko se ilman kasautumisesta, öljyn tason laskusta, toissijaisen piirin vioista tai muuntimen sisäisistä vioista.

• Jos kaasua on kaasuvalvojassa, merkitse kaasun määrä, havaitse kaasun väri ja palavuus ja kerää kaasu- ja öljynäytteitä kromatografiseen analyysiin.

• Jos kaasu on väritön, tuoksematon, epäpalava ja kromatografianalyysi tunnistaa sen ilmaksi, muuntin voi jatkaa toimintaa, ja ilma-asennusvirhe on poistettava nopeasti.

• Jos kaasu on palava tai liuotun kaasun analyysin (DGA) tulos on epänormaali, arvioi yleisesti, pitäisikö muuntimesta sammuttaa.

Uudet Onnettomuusvälttämistoimet (9.2.3.6) määräävät: "Jos muuntimessa tapahtuu kaksi peräkkäistä kevyttä kaasuhälytystä yhden päivän aikana, hae välittömästi sähkökatkoa tarkistusta varten; muuntimille (reaktoreille), joilla ei ole pakotettua öljykierrosta eikä öljynpoisto- ja typenlatauslaitetta, hae välittömästi sähkökatkoa tarkistusta varten, kun muuntimen runko antaa kevyen kaasun hälytyksen."

Uudet muuntimet tai ne, jotka ovat olleet öljynkäsittelyssä, ovat alttiita kevyelle kaasuhälytykselle alkuunsa. Pakotetuissa öljykierrossa olevat muuntimet voivat ottaa ilman vuodon negatiivisessa paineen alueessa; muuntimilla, joilla on öljynpoisto- ja typenlatauslaitteita, voi olla kaasua öljynpurkujenkulkuväylinä—molemmat tilanteet voivat aiheuttaa kevyen kaasun hälytyksen. Muuntimen toiminnassa vapautuu normaalisti pieni määrä kaasua, mutta kaksi peräkkäistä kevyttä kaasuhälytystä 24 tunnin aikana viittaavat mahdollisiin vakaviin vioihin.

3. Muuntimen kevyen kaasun hälytysten tilastollinen analyysi

Tapaus 1: Kevyen kaasun hälytys alueellisessa sähköverkossa (7. heinäkuuta 2015)

Vion ilmiö: Alueen valvontajärjestelmä näytti "Kolmannen päämuuntimen rungon ei-sähköinen suojalaitehälytys" ja "C-faasin kevyen kaasun hälytys". Syy: Paikan päällä havaittiin, että kolmannen päämuuntimen C-faasin kaasuvalvojan öljyn taso oli alhainen (kaasun määrä ylitti 300ml; kevyen kaasun hälytysasetus: 270±10ml) (A- ja B-faasi olivat täynnä). Tarkastustulosten ja erityiskokousten perusteella vio johtui metallisista ulkopuolisista esineistä, jotka luultavasti tulivat kuljetuksen/installoinnin aikana (ei valmistuksen aikana), sillä valvonta ei kattanut koko valmistusprosessia. Käsittely: Viallinen muuntin poistettiin ja korvattiin varapäivällä. Verkkopisteeseen rakennettiin huoltotila, jossa valmistaja suoritti paikan päällä korjauksen; korjattu muuntin säilytettiin varapäivänä.

Tapaus 2: Kevyen kaasun hälytys alueellisessa sähköverkossa (30. syyskuuta 2015)

Vion ilmiö: Valvontajärjestelmä raportoi "#2 päämuuntimen C-faasin paineen nousuhälytyksen", "raskaan kaasun katkaisusignaalin" ja "kevyen kaasun hälytysignaalin"; sähköisiä suojatoimia ei tapahtunut. Syy: Suunnitteluyksikön ja valmistajan väliset kommunikaatiovirheet johtivat liian suureen stressiin muuntimen osan päällä; muuntimen osalla oli heikko tiivisteussuunnittelu; osan päällä oleva negatiivinen paineen alue aiheutti ilmaa/vettä ottaa sisään tiivisteusvirheen jälkeen. Jäädyn T-liitoksen ja korkean jännitteen välillä oleva suurin vaakasuora siirtymä oli 5.61m, mikä johti pitkäaikaiseen sivusuuntaiseen jännitykseen, osan ja kansiin muuttumiseen, tiivisteusvirheeseen ja korkean jännitteen kiertoon sisäiseen levittymiseen ilmaa/vettä ottamisen seurauksena. Käsittely: Viallinen muuntin poistettiin ja korvattiin varapäivällä. Huoltotila rakennettiin paikan päälle 2016, ja muuntin säilytettiin varapäivänä.

Tapaus 3: Kevyen kaasun hälytys alueellisessa sähköverkossa (18. kesäkuuta 2018)

Vion ilmiö: A-faasin kevyen kaasun hälytys #1 päämuuntimessa alueellisessa sähköverkossa. Syy: Öljy- ja kaasunäytteiden testit osoittivat, että kaasu ei ollut palava ja öljyn tiedot olivat normaaleja. Kaasuvalvoja ventiloitiin samana päivänä, ja signaali nollautui välittömästi. Pitkäaikainen kaasun kasautumisen seuranta kaasuvalvojassa ei osoittanut uutta kaasua, mikä vahvisti, että hälytys johtui pitkäaikaiseen ilman kasautumiseen.

Tapaus 4: Vaalea kaasuhälytys käyttöönoton aikana

Vian ilmiö: Fasa C:n vaalea kaasuhälytys kolmannessa päämuuntajassa käyttöönoton aikana.Syy: Muuntajan öljyvirtarelin öljyvuoto; rakennusyritys epäonnistui täydellisessä kaasun purkamisessa vaihtoasi jälkeen. Muuntajasta ei havaittu eteenepäinä.Korjaus: Purkaa kaasu muuntajasta.

Tapaus 5: Vaalea kaasuhälytys muunnosasemalla (20. marraskuuta 2018)

Vian ilmiö: Kello 06:24:55 muunnosaseman OWS-tausta raportoi "Fasa B:n vaalea kaasuhälytys tietyssä puolella olevassa muunnosmuuntajassa"; kello 06:40:57 raportoitiin "Fasa B:n raskas kaasusuojitus tietyssä puolella olevassa muunnosmuuntajassa", ja 01B/02B-muunnosmuuntajien katkaisimet trippivät kolmella fasa.Causa: Öljyvarastoisen kammion kumirengas rikkoutui. Öljy pääsi kumirengaseen, ja yhtäkkiä alentunut lämpötila sai öljyä täynnä olevan kumirengasin uppoamaan, estäen öljyputken ja syrjäyttäen kaasua, mikä johti kaasuylivalvun toimintaan. Kumirengas rikkoutui pitkäaikaista varastotilaa ja nopeutettua ikääntymistä alhaisissa lämpötiloissa.Korjaus: Paikan päällä tehty tarkastus vahvisti kumirengaskan (suurin osa öljystä oli päässyt kumirengaseen). Kumirengas vaihdettiin, ja muunnosmuuntaja palautettiin toimintaan.

Tapaus 6: Vaalea kaasuhälytys sähköyhtiössä (2. tammikuuta 2017)

Vian ilmiö: Sähköyhtiön DC-kaksipolku oli kylmässä varastossa; kello 20:37 raportoitiin vaalea kaasuhälytys Pohjoinen 1 YYC-muunnosmuuntajassa, jota seurasi raskas kaasutrippi kello 20:42.Syy: Paikan päällä tehty tarkastus paljasti öljyvuodon Pohjoinen 1 Y/Y C-fasan muunnosmuuntajan neljännestä jähdytyskierron öljypumpusta. Vuoto lopetettiin poistamalla pumpun virta ja suljetta eri puolilla sijaitsevia venttejä. Syynä oli huono laatukirjavanteiden ja pumpun päähän kiinnitettyjen flängien materiaali, mikä johti vakavaan korroosioon, kirjavanteiden murtoon, pumpun ruumiin liukumiseen ja suureen öljyvuotoon.Korjaus: Vaihdettiin 4 upottuvaa öljypumpua Pohjoinen 1 YYC-muunnosmuuntajassa, täytettiin öljy uudelleen ja tehtiin huoltotestejä. Samanaikaisesti vaihdettiin tai muutettiin 52 upottavan öljypumpun kirjavanteiden rakenne 13 muussa muunnosmuuntajassa (mukaan lukien 2 varavara).

4. Selitys vaalean kaasun asettamisesta hälytykseksi tai trippaukseksi

4.1 Kaasuylivalvujen esittely

Kaasuylivalvut toimivat havaitsemalla öljyn hajoamisesta syntynyttä kaasua tai sisäisten muuntajavirheiden aiheuttamat öljyn myllyt, jotka aktivoivat vaalean kaasun (hälytys) tai raskas kaasu (trippi) yhteyspisteitä.

• Vaalea kaasu: Heijastaa pieniä virheitä (esim. ylikuormituksen lämpö, paikallinen ytimen lämpö, magneettivirran vuoksi tapahtuva tankin lämpö). Hajoaman kaasun nousu kaasuylivalvun kaasukokoelupiiriin laskee öljyn tasoa ja aktivoi vaalean kaasun reed-switchin lähettämään hälytyksen. Lisäksi öljyn tason lasku aktivoi raskasta kaasua.

• Raskas kaasu: Heijastaa vakavia virheitä (esim. kärkien maan kytkentä, spiraalivirtapiirin lyhytsulku). Nopea kaasun tuotanto työntää öljyä iskeytykseen baffleen, vetäen raskasta kaasua reed-switchin magneettia käyttäen trippaamaan muuntajan.

4.2 Syyt vaalean kaasun asettamiselle hälytykseksi

• UHV-vaihtovirtamuuntajat: Jokaisella pää- ja jännitensäädösmuuntajalla on vain yksi kaasuylivalve; kärkien nostot yhdistävät rungon kaasuylivalveeseen kaasukokoeluputkien kautta. Vain yksi vaalean kaasun hälytysyhteys on saatavilla, joka on asetettu hälytystilaan normaalissa toiminnassa (raskas kaasu trippaa).

• Muunnosmuuntajat: Varustettu 1 kaasuylivalvulla (Siemens-teknologia) tai 7+ kaasuylivalvulla (ABB-teknologia). Vaalea kaasu on asetettu hälytystilaan (raskas kaasu trippaa) normaalissa toiminnassa.

Muunnosmuuntajien kaasuylivalvut ovat varustettu vain 1 tai 2 vaalean kaasun hälytysyhteydellä, joka altistuu väärälle hälytykselle, jos relaation siirtokappaleen sisään pääsee vettä, öljykromatografiasta tulee kaasua säiliöön tai huonolla rungon tiivisuudella tulee ilmaa. "Kaksi kolmesta" -väärätoimintasuojaa ei ole saatavilla. Jos vaalea kaasu on asetettu trippaamaan, väärä hälytys voi aiheuttaa DC-monopolin (yksi valmisryhmä) trippauksen, menettäen 1500 MW tai enemmän voimaa ja uhkaamalla verkostovalvontaa. Lisäksi vaalea kaasu tarjoaa vasta-aikana pienille virheille (esim. lievä ytimen/eristyslämmönlähtö) ennen raskasta kaasua, parantamalla laitteen käytettävyyttä. Siksi 18 tärkeimmässä verkon turvatoimessa ja Sähkömuuntajien toimintakoodissa (DL/T572-2010) määrätään, että vaalea kaasu asetetaan vain hälytykseksi.

Väärätoimintatapaukset:

• 2003: Vesi muunnosmuuntajan suodattimen kaasuylivalvun sisään pääsy aiheutti bipolarin esto, menettäen 1281 MW.

• 2019: Tilapäinen keskeytys tapahtui muunnosmuuntajan kaasuylivalvun kontaktipiirin vian vuoksi.

4.3 Ehdotus vaalean kaasun muuttamisesta trippaukseksi UHV-muuntajissa

Ottaen huomioon UHV-muuntajissa mahdolliset yhtäkkiä syntyvät virheet, jotka uhkaavat ihmisten turvallisuutta, ehdotetaan vaalean kaasun toiminnan muuttamista hälytyksestä trippaukseksi UHV-muuntajissa seuraavista syistä:

• Nopea toiminta vakavissa vioissa: Vaalea kaasu voi aktivoida ennen raskasta kaasua yhtäkkiä syntyvissä vakavissa vioissa. Trippaus vaalean kaasun avulla voi nopeasti eristää vialliset muuntajat, estäen merkittävää laitevauriota tai kuolemia. (esim. 2016: UHV-rinnakkaisreaktori räjähti useiden vaalean kaasun hälytysten jälkeen; 2017: Vaalea kaasu aktivoitui 32 sekuntia ennen raskasta kaasua muunnosmuuntajan kärkivirheen aikana.)

• Verkon robustisuus: Vahvistettu sähköverkko voi kestää yhden valmisryhmän tai muuntajan menettämisen ilman vakavia vakavuusongelmia.

• Vähennetty väärätoimintariski: Non-elektristen relaiden hallinnan parantaminen (esim. sateenvarjosten asentaminen, säännölliset näyteotannat, piirien eristyksen tarkastukset) on merkittävästi vähentänyt väärätoimintoja. Tilastot eivät näytä mitään väärätoimintoja muunnosasemissa (3 vuotta) ja sähköasemissa (5 vuotta); 6 kirjatun toiminnan syyksi oli rakennusvaiheen aikana tekemättä jäänyt kaasun purkaminen (ei laitevirheitä).

Tilapäinen toimenpide: Kun UHV-muuntajien toiminta on epävakaa, asetetaan kaikki kevytkaasuyhteydet (erityisesti muuntajien suuttimen nostot, säädettävän muuntajan vaihteen ja rungon) konversio-, pää- ja jänniteohjausmuuntajissa hälytystilaan henkilöstön ja laitteen turvallisuuden takaamiseksi.

4.4 Suunnitelma kevytkaasu-hälytyksen muuttamiseksi

• Konversiomuuntajat: Muokataan ohjelmistoa DC-ohjauksen yksijärjestelmän poistamisen kautta muuttaaksemme kevytkaasu-signaalit hälytykseksi. Hälytystestiä ei tarvita muutoksen jälkeen (signaalikäytävät varmistetaan vuosittain); toteutetaan suunnitelluilla sulkemisaikoilla (1 päivä).

• Vaihtomuuntajat: Muokataan suojalaitteiden paneelien johtoja ja tehdään siirtotestit (1 päivä).