Analýza a řešení požáru vstupního schránkového zařízení na straně nízkého napětí 35 kV v fotovoltaické stanici

V 12:45 dne 4. srpna 2022 obdržel dispečink hlášení z výkonového centra fotovoltaické elektrárny o výkonu 100 MW. Bylo hlášeno, že přípojná skříň na straně 35 kV nízkého napětí hlavní transformace sběrné stanice hořela a došlo k ochrannému vypnutí. Po obdržení oznámení se relevantní osoby vydaly na místo a společně s provozními techniky provedly vyšetřování nehody. Při místním průzkumu bylo zjištěno, že kontaktová schránka skříně, vozík a měděný sběrný vodič pro přípojku fáze U pevného sběrného vodiče skříně byly shořely.

1 Analýza příčin nehody

Analýzou místních defektových jevů a vlnových tvarů napětí a proudů záznamu defektu byla zjištěna hlavní příčina defektu, kterou byl špatný kontakt V-fázového kontaktu vypínače. Díky špatnému kontaktu V-fázového kontaktu došlo během provozu k neobvyklému zvýšení teploty a zapálení, což vedlo k krátkodobé obloukové mezi fázemi U a V. V důsledku toho byly shořeny pohyblivý kontakt vypínače vozíku, statický kontakt v kontaktové schránce, kontaktová schránka a vedení fáze U. Současně byl proudový transformátor různě expozován na oblouk a elektrický šok. Místním průzkumem a analýzou byly zjištěny hlavní příčiny špatného kontaktu V fáze, které pocházely ze dvou hlavních zdrojů:

• Nesprávná manipulace s vypínačem vozíku: Při manipulaci s vypínačem vozíku nebyla střední fáze V plně nastavena (tj. vozík nebyl úplně vtažen a usazen), takže kontakty nemohly být v dobrém kontaktu.

• Nedostatečný tlak pružiny kontaktu: Tlak pružiny kontaktu fáze V byl příliš malý, což zvýšilo odpor kontaktů. Když byl odpor okruhu fáze V příliš velký, byl kontakt náchylný k výbojkám a vytváření tepla, a toto teplo se rychle zvyšovalo s trvajícím proudem. Pokud konvenční chlazení skříně nedokázalo včas odvést teplo, mohla místní teplota neobvykle vzrůst.

Vznik hřejivého defektu vysokonapěťové skříně není krátkodobým náhlým jevem, ale postupným akumulačním procesem. Z důvodu špatných pracovních podmínek a vlastních anomálií se nejprve zvýší teplota povrchu kontaktu vysokonapěťové skříně. Superpozicí trvalého efektu ohřevu proudu se teplota kontaktu postupně zvyšuje. Jakmile se trend zvyšování teploty uvolní a teplota kontaktu překročí nominální standardy tepelné odolnosti vnitřního proudového transformátoru a izolačních čepů, může dojít k poškození zařízení, jednofázovému nebo dvoufázovému krátkému spojení, zvětšení rozsahu poškození a šíření na okolní pomocné zařízení. V tomto případě, pokud by ochranné zařízení nefungovalo správně, šíření ohně a trvalý vzrůst teploty by pravděpodobně vedly k explozi.

2 Odhalené problémy
(1) Mezery v personálním managementu provozu a údržby

Personál výkonového centra fotovoltaické elektrárny má nedostatečné znalosti o zařízení, není obeznámen s funkcemi automatizačního systému, neprovádí hluboké studium a hodnocení pozadí zpráv a kontrolní prohlídky jsou pouhým formalismem. Až když se v místnosti s vysokým napětím spustil poplach proti kouři, si všimli ohnivého nebezpečí. To ukazuje, že personál trpí nedostatkem systematického školení, má nedostatek profesionálních znalostí, chybí mu bezpečnostní bdělost a nedokáže efektivně plnit své povinnosti v dohledu nad provozem a údržbou zařízení.

(2) Nedostatek mechanismu provozu a údržby zařízení

Vysokonapěťová skříň neimplementovala pravidelnou údržbu a kontrolní prohlídky, a skryté nebezpečí se postupně akumulovalo během dlouhodobého provozu. Na jedné straně má vysokonapěťová skříň vysoké požadavky na mechanickou stabilitu a spolehlivost uzavírání. Pokud není vypínač vozíku plně nastaven, při provozu s velkým proudem mohou vozík a skříň snadno posunout, odpor kontaktů se zvýší, což může způsobit oblouk a dokonce i explozi; na druhé straně dlouhodobý provoz zhorší mechanický opotřebení pohyblivých a statických kontaktů, což zvýrazní skryté nebezpečí špatného kontaktu. Kromě toho existují i rizika v instalací zařízení. Úroveň kolejnice vozíku vypínače a standardizace instalace poškodí integritu skříně a vytvoří základ pro nehodu.

3 Řešení
(1) Zlepšení systému managementu provozu a údržby

Během stavební fáze fotovoltaických a nových energetických elektráren je nutné zavést kompletní systém kontrolních prohlídek, provést simulativní cvičení a posílit systematické školení zaměstnanců. Zlepšit znalostní a dovednostní úroveň personálu, aby byli obeznámeni s principy zařízení a automatizačními systémy, přesně identifikovali neobvyklé zprávy z pozadí a prováděli kontrolní prohlídky standardizovaným způsobem.

(2) Standardizace procesu údržby a provozu

Organizace provozu a údržby fotovoltaické elektrárny by měla zlepšit systém údržby a přísně požadovat, aby zaměstnanci naučili a implementovali provozní postupy. Stanovit standardy provozního procesu, zajistit, aby klíčové etapy, jako je nastavení vypínače vozíku a kontakt kontaktů, byly prováděny standardizovaným způsobem, a zajistit stabilní provoz skříně z hlediska procesu provozu a údržby.

(3) Zintenzivnění správy preventivních testů

Před vložením vysokonapěťové skříně do provozu musí být přísně provedeny preventivní testy. Během testu nelze soudit o defektu pouze na základě výsledku jediného testu. Je třeba kombinovat historická data pro vertikální srovnání a komplexní analýzu, přesně identifikovat potenciální defekty zařízení a předem eliminovat skrytá nebezpečí, aby byl zajištěn spolehlivý provoz zařízení.