35 kV:n alipisteen saapuvan kytkentäkaapelin palon analyysi ja ratkaisut aurinkosähköalustalla

4.8.2022 kello 12:45 sähköverkkojen operointikeskus sai raportin 100 MW:n aurinkosähkövoimalasta. Raportissa kerrottiin, että keräysaseman päämuuntajan 35 kV:n alajännitelaitteiston tulehduttavassa laitteessa oli sytty nytkyyn, ja suojalaitteisto oli käynnistetty. Ilmoituksen jälkeen asianomaiset henkilöt matkustivat paikalle ja tekivät onnettomuuden tutkimisen yhdessä toimintateknologien kanssa. Paikan päällä havaittiin, että kytkentälaatikon kytkentälaatikko, vaunu ja vaijerin U-vaijerin jäykän vaijerin tuontiulottuvuus olivat palaneet.

1 Onnettomuuden syyt

Paikan päällä olevan vian ilmiöiden sekä virheen rekisteröinti-aineiston jännite- ja virta-kuvaajien analysoinnin perusteella vian pääsyyksi todettiin kytkimen V-vaijerin kytkentäpisteen huono yhteys. Kytkentäpisteen huonon yhteyden vuoksi osan lämpötila nousi poikkeuksellisesti ja se syttyi tuleen toiminnassa, mikä aiheutti lyhytsärmän kaaren U- ja V-vaijerien välillä. Tämän seurauksena liukukytkimen liikkuvan yhteyden, kytkentälaatikon staattisen yhteyden, kytkentälaatikon ja U-vaijerin johto polttui. Samalla virtasensori joutui eriasteisesti kaaren ja sähköiskun kohteeksi. Paikan päällä tehdyn tarkastuksen ja analyysin perusteella V-vaijerin huonon yhteyden perimmäiset syyt olivat pääasiassa seuraavista kahdesta näkökulmasta:

• Liukukytkimen väärä käyttö: Kun liukukytkimet toimittiin, keskimmäinen V-vaijeri ei istunut kokonaan paikoilleen (eli liuku ei työntynyt täysin sisään ja asettunut), ja yhteydet eivät tulleet hyvään yhteyteen.

• Kytkentäjousen paine riittämätön: V-vaijerin kytkentäjousen paine oli liian pieni, mikä lisäsi yhteyksien vastusta. Kun V-vaijerin sähköpiirin yhteyden vastus oli liian suuri, yhteyden kuilu oli altis varauselle ja lämmitykselle, ja lämmitys kasvoi jyrkästi sähkövirran jatkuvan virtauksen myötä. Jos kytkentälaatikon tavallinen lämmönpoisto ei pystynyt hävittämään lämpöä ajoissa, paikallinen lämpötila nousi poikkeuksellisesti.

Korkeajännitteen kytkentälaatikon lämmitysvian muodostuminen ei ole lyhytaikainen yllättävä tapahtuma, vaan hitaasti kertyvä prosessi. Korkeajännitteen kytkentälaatikon yhteyden pinta-alan lämpötila nousee ensin heikon työympäristön ja sen omien epäkohtien vuoksi. Jatkuvan sähkölämmityksen vaikutuksen myötä yhteyden lämpötila nousee asteittain. Kun lämpötilan nousu menettää hallinnan ja yhteyden lämpötila ylittää sähkövirtasensorin ja eristysputken sisäisten komponenttien määrätyt lämpöresistenssit, se vaurioi laitetta, aiheuttaa yksiphasia tai kaksiphasia lyhytsärmäitä, lisää vian vaikutusta ja leviää ympäröiviin apulaitteisiin. Tällaisessa tapauksessa, jos suojalaitteisto ei ole toiminut oikein, tulen leviäminen ja lämpötilan jatkuva nousu voisi aiheuttaa räjähdyksen.

2 Paljastuneet ongelmat
(1) Puutteet henkilöstön toiminnassa ja ylläpidossa

Aurinkosähkövoimalan henkilökunta ei ole riittävän tietoinen laitteista, ei ole tuttu automaatiojärjestelmien toiminnallisuuksista, ei tee syvällistä tutkimusta ja arviota taustaviestin viesteistä, ja valvonta on vain muodollisuus. Tulihälytys korkeajännitteen tilassa soi vasta silloin, kun huomattiin tuliriski. Se heijastaa, että henkilökunnalla puuttuu järjestelmällistä koulutusta, ammattitaitotietoa, turvallisuusvalppautta ja kykyä suorittaa tehokasta laitetyöskentelyä ja ylläpitoa.

(2) Laitteen toiminnan ja ylläpidon mekanismien puute

Korkeajännitteen kytkentälaatikoille ei ole toteutettu säännöllistä huoltoa ja valvontaa, ja piilotetut riskit ovat kertyneet pitkäaikaiseen toimintaan. Toisaalta, korkeajännitteen kytkentälaatikoilla on korkeat vaatimukset mekaaniseen vakauttaan ja suljetun luotettavuuteen. Jos kytkimen liuku ei ole paikallaan, iso sähkövirta voi aiheuttaa liukun ja laitteen siirtymisen, yhteyksien vastus kasvaa nopeasti, mikä voi aiheuttaa kaaran ja jopa räjähdyksen; toisaalta, pitkäaikainen toiminta pahentaa liikkuvien ja staattisten yhteyksien mekaanista kulutusta, mikä korostaa huonojen yhteyksien riskejä. Lisäksi asennusprosessissa on myös riskejä. Liukukytkimen raide ja asennusoperaation standardointi voivat vahingoittaa kytkentälaatikon eheyttä ja luoda pohjan onnettomuudelle.

3 Ratkaisut
(1) Paranna toiminnan ja ylläpidon hallintajärjestelmää

Aurinkosähkö- ja uusiutuvan energian voimaloiden rakennusvaiheessa on perustettava täydellinen valvontajärjestelmä, tehtävä simulointiharjoituksia ja vahvistettava henkilöstön järjestelmällistä koulutusta. Paranna henkilökunnan tiedostoa ja taitotasoja, anna heidän olla tietoisia laitteiden periaatteista ja automaatiojärjestelmistä, tunnistaa tarkasti poikkeamia taustaviestin viesteissä ja suorittaa valvonnat standardeissa.

(2) Standardoi ylläpidon ja toiminnan prosessi

Aurinkosähkövoimalan toiminnan ja ylläpidon yksikköjen tulisi parantaa ylläpitosysteemiä ja vaatia tiukasti henkilökunnalta oppia ja toteuttaa toimintamenettelyjä. Määritä toimintamenettelyjen standardit, varmista, että avainkohtia, kuten liukukytkimen asettuminen ja yhteyksien yhteys, suoritetaan standardeissa, ja varmista kytkentälaatikon vakaa toiminta toiminnan ja ylläpidon prosessista.

(3) Syvennä ennaltaehkäisevien testien hallintaa

Ennen korkeajännitteen kytkentälaatikon käyttöönottoa on tiukasti suoritettava ennaltaehkäiseviä testejä. Testauksen aikana vikaa ei voida arvioida vain yhden testin tuloksen perusteella. On yhdistettävä historialliset tiedot vertikaaliseen vertailuun ja yleiseen analyysiin, tunnistaa tarkasti laitteen potentiaaliset vikat ja poistaa riskit etukäteen, jotta laitteen toiminta on luotettavaa.