Анализ и решения пожара в шкафу входного распределительного устройства низковольтной стороны 35 кВ на солнечной электростанции

4 августа 2022 года в 12:45 диспетчерский центр получил сообщение от базы генерации солнечной энергии мощностью 100 МВт. Сообщалось, что на 35-киловольтной стороне низкого напряжения главного трансформатора сборной станции произошло возгорание входного распределительного устройства, и сработала защита, приведя к отключению. После получения уведомления соответствующие сотрудники выехали на место и провели расследование аварии вместе с оперативными техниками. В результате осмотра на месте было обнаружено, что сгорели контактный ящик, рукоятка и медная шина для подключения фазы U жесткой шины распределительного устройства.

1 Анализ причин аварии

Анализируя явления аварии на месте, а также осциллограммы напряжения и тока, основной причиной неисправности оказалось плохое соединение контакта фазы V выключателя. Из-за плохого контакта фазы V температура этой части аномально повысилась и во время работы возник пожар, вызвав короткозамкнутую дугу между фазами U и V. В результате сгорели подвижный контакт выключателя, стационарный контакт в контактном ящике, контактный ящик и вывод фазы U. Одновременно трансформатор тока подвергся воздействию дуги и электрического удара в разной степени. В результате осмотра и анализа на месте, основные причины плохого контакта фазы V исходят из следующих двух аспектов:

• Неправильное управление выключателем на рукоятке: При управлении выключателем на рукоятке средняя фаза V не была полностью установлена (то есть рукоятка не была полностью вставлена и зафиксирована), и контакты не могли быть в хорошем контакте.

• Недостаточное давление пружины контакта: Давление пружины контакта фазы V было слишком маленьким, что увеличивало контактное сопротивление. Когда контактное сопротивление контакта цепи тока фазы V было слишком большим, зазор между контактами был склонен к разряду и нагреванию, и нагревание быстро возрастало при постоянном потоке тока. Если обычное охлаждение распределительного устройства не могло своевременно рассеивать тепло, локальная температура повышалась аномально.

Образование теплового дефекта высоковольтного распределительного устройства не происходит внезапно, а является постепенным процессом накопления. Из-за плохих условий работы и собственных аномалий, температура контактной поверхности высоковольтного распределительного устройства сначала повышается. Под воздействием постоянного нагрева током, температура контактов постепенно увеличивается. Как только температурный тренд выходит из-под контроля, и температура контакта превышает стандарты теплостойкости внутреннего трансформатора тока и изоляционных втулок, это повредит оборудование, вызовет однофазное или двухфазное короткое замыкание, усилит повреждения и распространится на окружающие вспомогательные объекты. В этом случае, если защитное устройство не сработает правильно, распространение пожара и постоянное повышение температуры, скорее всего, приведут к взрыву.

2 Выявленные проблемы
(1) Проблемы в управлении эксплуатацией и обслуживанием персонала

Персонал базы генерации солнечной энергии имеет недостаточные знания об оборудовании, не знаком с функциями автоматизированных систем, не проводит глубокий анализ и оценку сообщений системы, и инспекции выполняются формально. Лишь после того, как сработала сигнализация о дыме в высоковольтной комнате, они заметили опасность пожара. Это показывает, что персонал не прошел систематического обучения, имеет недостаточный запас профессиональных знаний, не имеет достаточной бдительности в вопросах безопасности и не может эффективно выполнять свои обязанности по надзору за эксплуатацией и обслуживанием оборудования.

(2) Отсутствие механизма эксплуатации и обслуживания оборудования

Высоковольтное распределительное устройство не подвергалось регулярному обслуживанию и инспекциям, и скрытые опасности постепенно накапливались в течение длительной эксплуатации. С одной стороны, высоковольтное распределительное устройство имеет высокие требования к механической стабильности и надежности закрытия. Если рукоятка выключателя не установлена на место, при работе с большим током рукоятка и шкаф могут сместиться, контактное сопротивление контактов резко увеличится, вызывая дугу и даже взрыв; с другой стороны, длительная эксплуатация усугубляет механический износ подвижных и стационарных контактов, выявляя скрытую опасность плохого контакта. Кроме того, существуют риски на этапе установки оборудования. Уровень рельса рукоятки выключателя и стандартизация операций по установке могут повредить целостность распределительного устройства и создать предпосылки для аварий.

3 Решения
(1) Улучшение системы управления эксплуатацией и обслуживанием

На этапе строительства солнечных и новых энергетических станций необходимо создать полную систему инспекций, провести имитационные учения и усилить систематическое обучение сотрудников. Повысить уровень знаний и навыков персонала, сделать их знакомыми с принципами работы оборудования и автоматизированными системами, точно определять аномалии в сообщениях системы и проводить инспекции в соответствии с установленными правилами.

(2) Стандартизация процесса обслуживания и эксплуатации

Эксплуатационная служба солнечной электростанции должна улучшить систему обслуживания, строго требовать от персонала изучения и выполнения операционных процедур. Определить стандарты операционного процесса, обеспечить, чтобы ключевые этапы, такие как установка рукоятки выключателя и контакт контактов, выполнялись в соответствии с установленными правилами, и обеспечить стабильную работу распределительного устройства на уровне эксплуатации и обслуживания.

(3) Углубление управления предупредительными испытаниями

Перед вводом в эксплуатацию высоковольтного распределительного устройства необходимо строго проводить предупредительные испытания. Во время испытаний нельзя судить о неисправности только на основе результатов одного теста. Необходимо сочетать исторические данные для вертикального сравнения и комплексного анализа, точно определять потенциальные дефекты оборудования и заранее устранять скрытые опасности, чтобы обеспечить надежную работу оборудования.