PV 기지의 35 kV 저압 측 진입 스위치기어 화재 분석 및 해결책
2022년 8월 4일 오후 12시 45분에 조력소의 35kV 저압측 주변압기의 수입선 스위치기어에서 화재가 발생하고 보호 동작으로 트립되었다는 100MW 태양광 발전 기지로부터의 신고를 배전 센터가 받았습니다. 통보를 받은 후 관련 인원이 현장으로 출동하여 운전 기술자들과 함께 현장 사고 조사를 실시하였습니다. 현장 검사 결과, 스위치기어의 접촉 상자, 핸드카트, 그리고 스위치기어의 강성 모선 U상의 수입선용 구리 모선이 소실된 것으로 확인되었습니다.
1 사고 원인 분석
현장 고장 현상과 고장 기록의 전압 및 전류 파형을 분석한 결과, 주요 고장 원인은 회로 차단기의 V상 접점의 불량 접촉 때문입니다. V상 접점의 불량 접촉으로 인해 해당 부분의 온도가 비정상적으로 상승하여 작동 중 화재가 발생하였으며, 이로 인해 U상과 V상 사이에 단락 아크가 발생하였습니다. 그 결과, 핸드카트 회로 차단기의 가동 접점, 접촉 상자의 정지 접점, 접촉 상자, 그리고 U상의 하향선이 소실되었으며, 동시에 전류 변환기는 서로 다른 정도로 아크와 전기 충격을 받았습니다. 현장 검사 및 분석을 통해 V상 접점의 불량 접촉의 근본적인 원인은 주로 다음 두 가지 측면에서 유래합니다:
고압 스위치기어의 발열 고장 형성은 단기간에 갑자기 발생하는 것이 아니라 점진적인 누적 과정입니다. 고압 스위치기어의 접촉 표면 온도가 먼저 작업 환경과 자체 이상으로 인해 상승합니다. 전류의 지속적인 발열 효과로 인해 접점의 온도가 점차 상승하게 됩니다. 한 번 온도 상승 추세가 통제되지 않고 접점 온도가 내부 전류 변환기와 절연 부싱의 정격 열 저항 기준을 초과하면, 장비가 손상되며 단상 또는 양상 단락이 발생하여 고장 피해가 확대되고 주변 보조 시설로 확산됩니다. 이러한 상황에서 보호 장치가 정확하게 작동하지 않으면, 화재의 확산과 온도의 계속적인 상승으로 인해 폭발이 발생할 가능성이 가장 높습니다.
2 노출된 문제
(1) 인원 운영 및 유지 관리 관리의 허점
태양광 발전 기지의 인원들은 장비에 대한 지식이 부족하며, 자동화 시스템의 기능에 익숙하지 않으며, 백그라운드 메시지에 대해 깊이 연구하고 판단하지 않으며, 순찰 검사는 형식적인 것에 불과합니다. 고압실의 연기 경보가 울릴 때까지 화재 위험을 알아차리지 못했습니다. 이는 인원들이 체계적인 교육을 받지 못했으며, 전문 지식 저장이 부족하고 안전 경계심이 부족하며, 장비 운영 및 유지 관리 감독 책임을 효과적으로 수행하지 못함을 반영합니다.
(2) 장비 운영 및 유지 관리 메커니즘 부족
고압 스위치기어에는 정기적인 유지 관리 및 순찰 검사가 이루어지지 않았으며, 장기간의 운영 중에 잠재적인 위험이 점진적으로 누적되었습니다. 한편으로, 고압 스위치기어는 기계적 안정성과 닫힘 신뢰성에 대한 요구사항이 높습니다. 만약 회로 차단기 핸드카트가 제대로 위치하지 않으면, 대전류로 작동할 때 핸드카트와 캐비닛이 이동하기 쉽고, 접점의 접촉 저항이 급격히 증가하여 아크가 발생하거나 심지어 폭발할 수 있습니다. 다른 한편으로, 장기간의 운영은 가동 접점과 정지 접점의 기계적 마모를 가중시키며, 불량 접촉의 잠재적인 위험을 드러냅니다. 또한, 장비 설치 단계에서도 위험이 존재합니다. 핸드카트 회로 차단기의 핸드카트 트랙의 수평과 설치 작업의 표준화가 스위치기어의 무결성을 손상시키고, 사고의 기반을 마련합니다.
3 해결책
(1) 운영 및 유지 관리 시스템 개선
태양광 및 신에너지 발전소 건설 단계에서는 완전한 순찰 검사 시스템을 설립하고, 시뮬레이션 훈련을 실시하며, 직원들의 체계적인 교육을 강화해야 합니다. 인원들의 지식과 기술 수준을 향상시켜, 장비 원리와 자동화 시스템에 익숙해지고, 백그라운드 메시지의 이상을 정확하게 식별하며, 표준화된 방법으로 순찰 검사를 실시하도록 합니다.
(2) 유지 관리 및 운영 프로세스 표준화
태양광 발전소의 운영 및 유지 관리 부서는 유지 관리 시스템을 개선하고, 직원들이 운영 절차를 학습하고 준수하도록 엄격히 요구해야 합니다. 운영 프로세스의 기준을 명확히 하고, 핸드카트 회로 차단기의 위치 및 접점 접촉과 같은 주요 단계가 표준화된 방식으로 운영되도록 하여, 운영 및 유지 관리 프로세스에서 스위치기어의 안정적인 운영을 보장합니다.
(3) 예방 검사 관리 강화
고압 스위치기어가 운영되기 전에는 반드시 예방 검사를 엄격히 실시해야 합니다. 검사 중에는 단일 검사 결과만으로 고장을 판단해서는 안 되며, 역사 데이터를 결합하여 수직 비교 및 종합 분석을 수행하여 장비의 잠재적인 결함을 정확하게 식별하고, 사전에 잠재적인 위험을 제거하여 장비의 안정적인 운영을 보장해야 합니다.
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