Analiza i rozwiązania pożaru wstępującego przełącznika niskiego napięcia 35 kV w bazie PV

4 sierpnia 2022 roku o godzinie 12:45 centrum dyspozytora otrzymało zgłoszenie z bazy fotowoltaicznej o mocy 100 MW. Zgłoszono, że w stacji agregującej na niskonapiętym stronie 35 kV głównego transformatora doszło do pożaru szafy przelacznikowej przychodzącej linii, a akcja ochronna spowodowała odłączenie. Po otrzymaniu powiadomienia odpowiednie osoby udały się na miejsce i wspólnie z technikami operacyjnymi przeprowadziły lokalne śledztwo w sprawie wypadku. Podczas lokalnej inspekcji stwierdzono, że skrzynka kontaktów, wózek oraz miedziany szyna przychodząca dla fazy U twardych szyn szafy przelacznikowej zostały spalone.

1 Analiza przyczyn wypadku

Analizując lokalne zjawiska awaryjne, jak również przebiegi napięcia i prądu z rejestratora zdarzeń, główną przyczyną awarii jest niewłaściwy kontakt fazy V wyłącznika. Ze względu na niewłaściwy kontakt fazy V temperatura tej części anormalnie wzrosła i podczas pracy doszło do pożaru, co spowodowało krótkie obwody łukowe między fazami U i V. W rezultacie poruszał się kontakt ruchomy wyłącznika wózkowego, nieruchome kontakty w skrzynce kontaktów, skrzynka kontaktów oraz przewód odciągu fazy U zostały spalone. Jednocześnie transformator prądowy uległ różnym stopniom oddziaływania łuku i elektrycznego wstrząsu. Na podstawie lokalnej inspekcji i analizy, podstawowe przyczyny niewłaściwego kontaktu fazy V pochodzą głównie z dwóch następujących aspektów:

• Niewłaściwe działanie wyłącznika wózkowego: Gdy wyłącznik wózkowy był operowany, środkowa faza V nie była całkowicie umieszczona (czyli wózek nie został całkowicie włożony i usadowiony), a kontakty nie mogły być w dobrym kontakcie.

• Niewystarczająca siła sprężyny kontaktu: Nacisk sprężyny kontaktu fazy V był zbyt mały, co zwiększało opór kontaktu. Gdy opór kontaktu pętli prądowej fazy V był zbyt duży, luka w kontakcie była podatna na rozładowanie i generowanie ciepła, a generowanie ciepła gwałtownie wzrastało wraz z ciągłym przepływem prądu. Jeśli zwykłe odprowadzanie ciepła przez szafę przelacznikową nie było w stanie na czas odprowadzić ciepła, lokalna temperatura anormalnie wzrastała.

Formowanie awarii grzejnej wysokonapiętoowej szafy przelacznikowej nie jest krótkotrwałym nagłym zjawiskiem, ale procesem stopniowego nagromadzenia. Ze względu na złe warunki pracy i własne anomalie, temperatura powierzchni kontaktu wysokonapiętoowej szafy przelacznikowej najpierw wzrasta. Superponowane przez ciągłe działanie efektu grzewczego prądu, temperatura kontaktu stopniowo wzrasta. Gdy tendencja wzrostu temperatury traci kontrolę, a temperatura kontaktu przekracza normy ciepłoodporności wewnętrznych transformatorów prądowych i izolujących kolców, to uszkadza się sprzęt, powstaje jednofazowy lub dwufazowy krótki obwód, powiększa się uszkodzenie awarii i rozprzestrzenia się na otaczające urządzenia pomocnicze. W takim przypadku, jeśli urządzenie ochronne nie działało poprawnie, rozprzestrzenianie się pożaru i ciągły wzrost temperatury najprawdopodobniej spowodowałby eksplozję.

2 Wykryte problemy
(1) Luki w zarządzaniu obsługą i konserwacją personelu

Personel bazy fotowoltaicznej ma niewystarczającą wiedzę o sprzęcie, nie jest zaznajomiony z funkcjami systemu automatyzacji, nie prowadzi głębokiej analizy i oceny wiadomości w tle, a patrolowanie jest tylko formalnością. Dopiero gdy w sali wysokiego napięcia zdetonował alarm dymowy, zauważyli zagrożenie pożarowe. Odbija to brak systematycznego szkolenia, niewystarczające rezerwy wiedzy specjalistycznej, brak czujności bezpieczeństwa oraz niespełnienie skutecznej roli nadzoru nad eksploatacją i konserwacją sprzętu.

(2) Brak mechanizmu obsługi i konserwacji sprzętu

Wysokonapiętoowa szafa przelacznikowa nie była regularnie konserwowana i patrolowana, a ukryte zagrożenia stopniowo się nagromadziły podczas długotrwałej eksploatacji. Z jednej strony, wysokonapiętoowa szafa przelacznikowa ma wysokie wymagania dotyczące mechanicznej stabilności i niezawodności zamknięcia. Jeśli wózek wyłącznika nie jest na miejscu, podczas pracy z dużym prądem, wózek i szafka są podatne na przesunięcie, opór kontaktu kontaktów gwałtownie wzrasta, powodując łuk i nawet eksplozję; z drugiej strony, długotrwała eksploatacja nasila mechaniczny zużycie kontaktów ruchomych i nieruchomych, podkreślając zagrożenie niewłaściwego kontaktu. Ponadto istnieją również ryzyka związane z instalacją sprzętu. Poziom toru wózkowego wyłącznika wózkowego i standaryzacja działań montażowych mogą naruszyć integralność szafy przelacznikowej i położyć podwaliny pod wypadek.

3 Rozwiązania
(1) Poprawa systemu zarządzania eksploatacją i konserwacją

Podczas etapu budowy elektrowni fotowoltaicznych i nowych źródeł energii, należy wprowadzić kompleksowy system patrolowania, przeprowadzać symulacje i wzmocnić systematyczne szkolenie pracowników. Poprawić poziom wiedzy i umiejętności personelu, aby byli zaznajomieni z zasadami działania sprzętu i systemów automatyzacji, dokładne identyfikować anomalie w wiadomościach w tle, a także przeprowadzać patrolowanie w sposób standardowy.

(2) Standaryzacja procesu konserwacji i eksploatacji

Jednostka eksploatacyjna elektrowni fotowoltaicznej powinna wprowadzić system konserwacji i surowo wymagać od pracowników nauki i implementacji procedur operacyjnych. Określić standardy procesu operacyjnego, zapewniając, aby kluczowe elementy, takie jak usadowienie wyłącznika wózkowego i kontakt kontaktów, były realizowane w sposób standardowy, zapewniając stabilną pracę szafy przelacznikowej z poziomu procesu eksploatacyjnego i konserwacyjnego.

(3) Wzmocnienie zarządzania testami profilaktycznymi

Przed wprowadzeniem do eksploatacji wysokonapiętoowej szafy przelacznikowej muszą być surowo przeprowadzane testy profilaktyczne. Podczas testów nie można oceniać awarii tylko na podstawie wyniku pojedynczego testu. Należy połączyć historyczne dane do pionowego porównania i kompleksowej analizy, dokładnie identyfikować potencjalne defekty sprzętu i z góry eliminować ukryte zagrożenia, aby zapewnić niezawodną pracę sprzętu.