Analyse og løsninger på brand i 35 kV lavspændings-side indkomst switchgear i PV-anlæg

Kl. 12:45 den 4. august 2022 modtog et dispatchcenter en rapport fra en 100 MW solcelleanlægsbase. Det blev rapporteret, at indkommende linje switchgear på den 35 kV lavspændings side af hovedtransformator i samlestationen var påfyret, og beskyttelsesmekanismen udløste en trip. Efter modtagelse af notifikationen gik relevante personer til stedet og foretog en lokal ulykkesundersøgelse sammen med driftsteknikere. Gennem lokal undersøgelse blev det konstateret, at kontaktboksen for switchgear, handvognen, samt kobberbusbar for indkommende linje af phase U af hard busbar i switchgear var brændt ud.

1 Årsagsanalyse af ulykke

Ved analyse af de lokale fejlphanomener, samt spændings- og strømformerne fra fejloptagelsen, er den primære årsag til fejlen dårlig kontakt på V-fasekontakten af bryderen. På grund af den dårlige kontakt på V-fasekontakten steg temperaturen i denne del anormalt under drift og fik brand, hvilket forårsagede en kortslutningsbue mellem U- og V-faserne. Dette resulterede i, at den bevægelige kontakt af handvognsbryderen, den statiske kontakt i kontaktboksen, kontaktboksen, og nedføringen af U-fasen blev brændt. Samtidig blev strømtransformatorerne udsat for buer og elektriske chok i forskellig grad. Gennem lokal undersøgelse og analyse kommer de grundlæggende årsager til den dårlige kontakt af V-fasen primært fra følgende to aspekter:

• Ukorrekt operation af handvognsbryderen: Når handvognsbryderen blev opereret, var midterste V-fase ikke fuldt ud på plads (dvs. handvognen var ikke helt skubbet ind og sat), og kontakterne kunne ikke være i god kontakt.

• Utilstrækkelig kontaktfjedertryk: Trykket på V-fasekontaktfjederen var for lille, hvilket øgede kontaktmodstanden. Når kontaktmodstanden for V-fasestrømløbskontakten var for stor, var der en tendens til at der opstod ladning og varmeudvikling i kontaktgapet, og varmeudviklingen steg skarpt med den fortsatte strøm. Hvis den almindelige varmespredning af switchgear ikke kunne sprede varmen i tide, ville den lokale temperatur stige anormalt.

Dannelsen af varmeanomalier i højspændingsswitchgear er ikke en kortvarig pludselig begivenhed, men en gradvis akkumuleret proces. På grund af den dårlige arbejdsmiljø og dets egne anomalier stiger først temperaturen på kontaktfladen af højspændingsswitchgear. Superponeret af den vedvarende virkning af strømvarme, stiger temperaturen gradvist. Når opvarmningsbevægelsen går ud af kontrol, og kontakttemperaturen overstiger de interne strømtransformatorers og isolationsbusholders beregnede varmetolerancer, vil det skade udstyr, forårsage en enkeltfaset eller tofaset kortslutning, forstærke fejlforholdene, og sprede sig til omkringliggende hjælpeanlæg. I dette tilfælde, hvis beskyttelsesenheden ikke fungerede korrekt, ville spredningen af branden og den fortsatte temperaturstigning sandsynligvis forårsage en eksplosion.

2 Udsatte Problemer
(1) Huller i Personale Drift og Vedligeholdelsesledelse

Personale på solcelleanlægsbasen har utilstrækkeligt viden om udstyr, er ikke bekendt med automatiseringssystemets funktioner, gør ikke dybere undersøgelser og vurderinger af baggrundmeddelelser, og patruljeringsinspektioner er blot formelle. Det var først da røgalarmen i højspændingsrummet gik af, at de bemærkede brandfaren. Det viser, at personale mangler systematisk uddannelse, har utilstrækkelige professionelle videnreserver, mangler sikkerhedsbevidsthed, og kan ikke effektivt udføre deres udstyrsdrifts- og overvågningsansvars.

(2) Mangel på Udstyr Drift og Vedligeholdelsesmekanisme

Højspændingsswitchgear har ikke implementeret regulær vedligeholdelse og patruljeringsinspektion, og potentielle problemer har gradvist akkumuleret sig under langtidsdrift. På den ene side har højspændingsswitchgear høje krav til mekanisk stabilitet og lukningssikkerhed. Hvis handvognsbryderen ikke er på plads, når den kører med høj strøm, er handvognen og kabinetet tilbøjelige til at forskydes, kontaktmodstanden vil stige skarpt, hvilket kan forårsage en bue og endda en eksplosion; på den anden side vil langtidsdrift forstærke mekanisk slid på de bevægelige og statiske kontakter, hvilket fremhæver risikoen for dårlig kontakt. Desuden findes der også risici i udstyrinstallationsprocessen. Handvognssporet for handvognsbryderen og standardiseringen af installationsprocessen vil skade integriteten af switchgear og lægge fundamentet for ulykker.

3 Løsninger
(1) Forbedring af Drifts- og Vedligeholdelsessystemet

Under byggefase af solcelle- og ny energi-kraftværker er det nødvendigt at etablere et komplet patruljeringsinspektionsystem, gennemføre simuleringsovelser, og styrke systematisk uddannelse af medarbejdere. Forbedre personales viden og færdighedsniveauer, gør dem bekendte med udstyrsprincipper og automatiseringssystemer, identificer præcist anomalier i baggrundmeddelelser, og gennemfør patruljeringsinspektioner på en standardiseret måde.

(2) Standardisering af Vedligeholdelses- og Driftsproces

Drifts- og vedligeholdelsesenheten for solcellekraftværket skal forbedre vedligeholdelsessystemet, og kræve strengt, at medarbejdere lærer og implementerer driftsprocedurer. Klargør standarderne for driftsprocessen, sikre, at vigtige led som sætning af handvognsbryder og kontakt af kontakter bliver udført på en standardiseret måde, og sikre stabil drift af switchgear fra drifts- og vedligeholdelsesproces.

(3) Forstyrkelse af Preventiv Test Management

Inden højspændingsswitchgear sættes i drift, skal der strengt udføres preventiv test. Under testen kan fejl ikke kun vurderes baseret på resultatet af en enkelt test. Det er nødvendigt at kombinere historiske data for vertikal sammenligning og en helhedsanalyse, præcist identificere udstyrets potentielle defekter, og eliminere potentielle problemer i forvejen for at sikre udstyrets pålidelige drift.