Analisi e Soluzioni dell'Incendio del Quadro di Distribuzione in Arrivo a Basso Tensione da 35 kV in un Impianto Fotovoltaico

Il 4 agosto 2022, alle ore 12:45, un centro di smistamento ha ricevuto una segnalazione da una centrale fotovoltaica da 100 MW. Si è riferito che l'armadio di commutazione in entrata sul lato a bassa tensione di 35 kV del trasformatore principale della stazione di raccolta era in fiamme e l'azione di protezione aveva causato un trip. Dopo aver ricevuto la notifica, il personale interessato si è recato sul sito e ha condotto un'indagine sull'incidente insieme ai tecnici di operazione. Durante l'ispezione sul campo, si è scoperto che la scatola di contatto dell'armadio di commutazione, il carrello e la barra di raccordo in rame per l'entrata della fase U della barra rigida dell'armadio di commutazione erano bruciati.

1 Analisi delle cause dell'incidente

Attraverso l'analisi dei fenomeni di guasto sul campo, nonché delle forme d'onda di tensione e corrente della registrazione del guasto, la causa principale del guasto risiede nel contatto difettoso del contatto della fase V del circuit breaker. A causa del contatto difettoso del contatto della fase V, la temperatura di questa parte è aumentata anormalmente durante l'operazione e ha preso fuoco, causando un arco di cortocircuito tra le fasi U e V. Di conseguenza, il contatto mobile del circuit breaker a carrello, il contatto statico nella scatola di contatto, la scatola di contatto e il conduttore di discesa della fase U sono stati bruciati. Allo stesso tempo, il trasformatore di corrente ha subito un impatto da arco elettrico in varie misure. Attraverso l'ispezione e l'analisi sul campo, le cause radicate del contatto difettoso della fase V provengono principalmente dai seguenti due aspetti:

• Operazione impropria del circuit breaker a carrello: Quando il circuit breaker a carrello è stato operato, la fase V centrale non era completamente al suo posto (cioè, il carrello non era completamente spinto e posizionato), e i contatti non potevano essere in buon contatto.

• Pressione insufficiente della molla di contatto: La pressione della molla di contatto della fase V era troppo piccola, aumentando la resistenza di contatto dei contatti. Quando la resistenza di contatto del loop di corrente della fase V era troppo grande, lo spazio del contatto era propenso a scariche e generazione di calore, e la produzione di calore aumentava drasticamente con il flusso continuo di corrente. Se la dissipazione termica convenzionale dell'armadio di commutazione non poteva dissipare il calore in tempo, la temperatura locale sarebbe aumentata anormalmente.

La formazione del guasto di surriscaldamento dell'armadio di commutazione ad alta tensione non è un evento improvviso a breve termine, ma un processo di accumulo graduale. A causa del cattivo ambiente di lavoro e delle sue anomalie, la temperatura della superficie di contatto dell'armadio di commutazione ad alta tensione aumenta prima. Sopraffatta dall'effetto di riscaldamento continuo della corrente, la temperatura del contatto aumenta gradualmente. Una volta che la tendenza di aumento della temperatura diventa incontrollabile e la temperatura del contatto supera gli standard di resistenza termica nominale del trasformatore di corrente interno e della guaina isolante, danneggia l'equipaggiamento, causando un cortocircuito monofase o bifase, amplificando il danno del guasto e diffondendosi alle strutture ausiliarie circostanti. In questo caso, se il dispositivo di protezione non avesse funzionato correttamente, la diffusione dell'incendio e l'aumento continuo della temperatura avrebbero probabilmente causato un'esplosione.

2 Problemi evidenziati
(1) Falle nella gestione dell'operazione e manutenzione del personale

Il personale della centrale fotovoltaica ha conoscenze insufficienti sull'equipaggiamento, non è familiare con le funzioni del sistema di automazione, non effettua ricerche e giudizi approfonditi sui messaggi di background, e l'ispezione di pattuglia è solo formale. Non si è accorto del pericolo di incendio fino a quando l'allarme fumo nella stanza ad alta tensione non è scattato. Ciò riflette che il personale manca di formazione sistematica, ha riserve insufficienti di conoscenze professionali, manca di vigilanza sulla sicurezza e non riesce a eseguire efficacemente i suoi compiti di supervisione dell'operazione e manutenzione dell'equipaggiamento.

(2) Mancanza di meccanismi di operazione e manutenzione dell'equipaggiamento

L'armadio di commutazione ad alta tensione non ha implementato la manutenzione regolare e l'ispezione di pattuglia, e i pericoli si sono accumulati gradualmente durante l'operazione a lungo termine. Da un lato, l'armadio di commutazione ad alta tensione richiede stabilità meccanica e affidabilità di chiusura elevate. Se il carrello del circuit breaker non è al suo posto, quando funziona con una corrente elevata, il carrello e l'armadio sono propensi a spostarsi, la resistenza di contatto dei contatti aumenterà drasticamente, causando un arco e persino un'esplosione; dall'altro lato, l'operazione a lungo termine aggraverà l'usura meccanica dei contatti mobili e statici, evidenziando il pericolo di contatto difettoso. Inoltre, ci sono anche rischi nel collegamento dell'installazione dell'equipaggiamento. Il livello del binario del carrello del circuit breaker a carrello e la standardizzazione dell'operazione di installazione danneggeranno l'integrità dell'armadio di commutazione e prepareranno il terreno per gli incidenti.

3 Soluzioni
(1) Migliorare il sistema di gestione dell'operazione e manutenzione

Durante la fase di costruzione delle centrali fotovoltaiche e di energia nuova, è necessario stabilire un sistema completo di ispezione di pattuglia, condurre esercitazioni di simulazione e rafforzare la formazione sistematica del personale. Migliorare i livelli di conoscenza e abilità del personale, renderli familiari con i principi dell'equipaggiamento e dei sistemi di automazione, identificare con precisione le anomalie nei messaggi di background e condurre ispezioni di pattuglia in modo standardizzato.

(2) Standardizzare il processo di manutenzione e operazione

L'unità di operazione e manutenzione della centrale fotovoltaica dovrebbe migliorare il sistema di manutenzione e richiedere rigorosamente al personale di apprendere e implementare le procedure operative. Clarificare gli standard del processo operativo, assicurarsi che le fasi chiave come l'installazione del circuit breaker a carrello e il contatto dei contatti siano eseguiti in modo standardizzato, e garantire l'operazione stabile dell'armadio di commutazione dal processo di operazione e manutenzione.

(3) Approfondire la gestione dei test preventivi

Prima che l'armadio di commutazione ad alta tensione venga messo in funzione, devono essere rigorosamente eseguiti test preventivi. Durante il test, il guasto non può essere valutato solo in base al risultato di un singolo test. È necessario combinare i dati storici per un confronto verticale e un'analisi complessiva, identificare con precisione i difetti potenziali dell'equipaggiamento e eliminare i pericoli in anticipo per garantire il funzionamento affidabile dell'equipaggiamento.