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内蒙古四子王风电场“4.14”人身电弧灼伤事故调查报告

电气专业混编2019-08-13 10:00:33

一、事故经过:


2018年4月12日14时30分,蒙x公司四子王风电场A3-024机组报“机舱温度高”故障;14时40分,风场检修人员道某与郭某开工作票到风机进行处理,采取措施为更换测温传感器PT100;17时50分,风机恢复运行,19时50分,风机再次报“机舱温度高”故障停机,由于天黑未进行处理,4月13日全天风速较大,未对该机组进行故障处理。

2018年4月14日8时30分,风场检修人员道某与吴某再次开工作票到风机处理“机舱温度高”故障;10时47分,工作负责人道某与值班人员通电话,询问机舱温度变化情况。12时09分,当值值长给道某打电话未接通,12时12分,值班人员与吴某通电话,吴某回复在工作过程中发生事故,二人受伤,急需救援。随即值班人员通知风电场场长,场长立即组织现场人员展开救援并拨打120电话。

二、事故抢救、搜救和报告情况:


4月14日12时20分,风电场场长焦某、值长钟某、主值韩某到达A3-024机组进行救援,韩某确认箱变低压侧断路器已断开后,与钟某先后登塔到达二层平台,发现两名伤员并确认伤情后,随即向塔下人员告知事故情况并配合开展救援。在此期间,钟某发现机组顶层平台有烟雾,便继续登塔到达顶平台和机舱进行检查,采取灭火措施进行处置,确认无机舱着火风险后返回二层平台。【注:该机组塔筒共分为四层,分别为底层、一层、二层、顶层,机舱至二层平台约27米。(详见附图1)】


图1 事故机组塔筒各层平台布局图


风电场员工刘某和郭某随后赶到二层平台,与钟某和韩某一同采用缓降器先后将伤员吴某和道某救援到塔底平台,13时49分,风电场用车辆将两名伤员送往医院。此时,120接到报警后已经派出救护车前往风电场,14时16分,双方在距离风电场40公里处汇合,伤员转移到救护车上送往呼和浩特市,16时47分, 救护车将两名伤员送达解放军二五三医院。

事故发生后,风电场立即启动现场处置方案,组织人员开展救援同时向蒙西公司进行汇报,蒙X公司接到报告后启动应急响应机制,并向上级公司有关部门及时报告事故情况。17时,蒙西公司党委书记、分管安全生产副总经理、安监、生产部门部主任到达风电场,开展初步事故调查工作。上级公司接到报告后,组成由党委委员、副总经理、总工程师兼安全总监带队的事故调查组,于14日晚到达现场,组织开展事故调查工作。


三、事故原因分析:


事故发生后,公司组成事故调查组开展了事故原因分析和调查工作。调查组通过分析事故机组结构,查阅相关数据和记录,并结合现场人员的描述,确认了本起事故的过程及原因:

1、事故后现场勘查:事故机组并网柜(300柜)和控制柜(310柜)柜门均处于开启状态,柜内被熏黑,690V室的有机玻璃绝缘挡板受热熔化,掉落到并网柜前方的机舱平台边缘,柜体前方的机舱平台上留有掉落的安全帽和烧损的工具包,未发现其他690V室内的部件、熔融物等。定子侧并网接触器下方的发电机转子励磁回路中350A保险受热炸裂,柜内只发现其中一相保险的炸裂遗留物;连接保险左侧的L形铜排严重熔融,B相最为严重,铜排和与铜排连接的电缆线鼻子完全熔融,连接保险右侧的铜排B相部分熔融,A、C相基本完整;铜排正下方的并网柜底板存在直径约15cm的烧熔孔洞,并网柜左侧靠里位置的底板存在直径约8cm的烧熔孔洞;690V网侧母排A、C相边缘靠近柜门的位置,局部拉弧烧融。(见图3至图9)


图2 主机电气系统简图(单线)

图3机舱柜整体布局图

图4 事故机组机舱柜柜整体图(事故后首次登塔时状态)

正常机组并网柜整体图

图6正常的转子励磁回路保险、L形母排及电缆

图7 690V室内短路情况

图8转子励磁回路保险短路情况

图9 690V网侧铜排局部拉弧烧融情况



2、事故原因分析:并网柜690V室定子侧并网接触器下方为转子励磁回路,回路中350A保险和保险两侧相连接的L形铜排、电缆及绝缘支柱的安装较为紧凑(铜排间距为20mm)。日常运行中,定子并网接触器开合工作频繁且振动较大,长期运行后会引起附近的母排(电缆)连接螺栓的松动,进而出现过热、短路等问题。事故调查期间抽查该风电场同型号风机,先后发现两台风机(A3-25 和A3-26)的350A保险、L形铜排、电缆连接螺栓发生松动(见图10)。查阅风电场台账、记录,风机定期维护项目中,没有对并网柜690V电气连接回路进行检查和紧固的内容事故机组自2011年以来未更换过转子励磁回路350A保险,350A保险和保险两侧的L形铜排、电缆的连接螺栓在机组长期运行中发生松动可能性极大。

图10 A3-26风机检查情况

3、当天作业情况:机组在4月12日因“机舱温度高”故障更换了测温传感器PT100,不久再次报同样故障停机。事故当日2名工作人员登塔处理“机舱温度高”故障,工作位置为并网柜上部的控制回路。从10时16分至11时56分,为查明故障原因,共进行5次正常的风机并网测试。最后一次并网于11时56分23秒手动停机,随后机组进入“服务模式”。12时03分出现短路故障,2人位于并网柜正前方(柜门打开),短路所产生的弧光击穿有机玻璃绝缘挡板道某距离短路点较近,吴某距离短路点较远,弧光引燃2人工作服,造成2人不同程度灼伤。(见图11 和图12)

11短路引起灼伤的位置高度演示

12五次并网测试的时间


4、事故发生过程:事故当日,风机并网测试中定子并网接触器多次开合,造成350A保险、L形铜排、电缆的连接螺栓进一步松动。其中,连接保险左侧的L形铜排B相首先发生放电,在螺栓和母排上形成熔融点,并造成B相母排或电缆从固定螺栓(或绝缘支柱)上脱落,B相与C相发生相间短路故障。从12时03分39秒开始,相间或三相短路持续2.21秒,短路弧光的高温造成350A保险受热炸裂,弧光短时熄灭;B相电缆被甩至并网柜左侧靠里位置,与柜底板发生单相接地,在单相接地发生3.04秒后,持续的放电造成柜体内绝缘降低,690V网侧母排A、C相边缘对柜门拉弧放电,再次形成相间或三相短路,持续0.33秒后弧光熄灭,此时B相电缆与柜底板的单相接地并未消除,单相接地又持续2.02秒后弧光自然熄灭。并网柜690V室内的短路故障共持续7.6秒最大短路电流达到12985A,由于箱变低压侧断路器瞬时电流保护的最小设定值为10In(16000A),短路电流未达到瞬时电流保护定值,而是达到了电流速断保护短延时的设定值3In(4800A),动作时限为0.2秒。现场确认速断短延时保护已出口,但断路器内部机械机构拒动,断路器未跳开,无法切除故障。(见图13至14)

图13 四子王风电场故障录波器35kV母线电压及A3线故障电流示意总图

图14箱变低压侧断路器定值和铭牌


通过上述过程分析,基本确认本次事故是一起由于设备检查维护不到位、员工个人安全风险分析不深入,导致员工在作业过程中意外电弧灼伤的事故。主要原因为:机组并网柜690V室转子励磁回路350A保险和保险两侧的L形铜排、电缆的连接螺栓在机组长期运行中发生松动。工作人员在处理风机故障期间,L形母排B相进一步松动并发生放电,逐步引起相间或三相短路故障。短路电流达到箱变低压侧断路器的设定值,但断路器内部机械机构拒动,未及时切除故障2名工作人员位于并网柜正前方(柜门打开),短路所产生的弧光击穿690V室绝缘挡板,引燃2人工作服,造成2人不同程度灼伤。


四、对事故的责任分析和对责任人的处理意见:


1、责任分析

1)蒙X公司设备管理不到位,未能对主机并网柜690V电气连接回路定期进行检查和紧固,导致690V电气连接回路的铜排、电缆的连接螺栓在机组长期运行中发生松动,未能发现箱变低压侧断路器执行机构拒动的问题,形成较大的安全隐患。

2)蒙X公司安全风险分析预控工作开展不深入,造成员工个人对主机并网柜690V室及其临近区域作业方面的危险点没有进行充分分析和辨识,并制定防范措施。

3)蒙X公司设备选型存在不足,四子王风电场箱变低压侧断路器瞬时电流保护的最小设定值为10In(即10倍额定电流),无法满足公司《风电机组网侧、箱变低压侧断路器定值设置规范》中4In-5In(即4到5倍额定电流)的设置要求。


五、预防事故重复发生的措施:


一、主机并网柜(300柜)690V室和变频柜(320柜)是机组最危险的作业区域之一,在对主机的作业方面,应立即执行以下要求:

1、打开并网柜690V室的有机玻璃隔板前,或打开变频柜(320柜)的柜门之前,必须断开箱变低压侧的断路器或隔离开关,并严格执行停电、验电、接地、悬挂标示牌、装设遮拦(或绝缘遮蔽措施)等保证安全的技术措施。

2、作业过程中需要在机舱内做并网测试时,在执行“停机”、“复位”、“启动”等操作前,必须先关闭并网柜、变频柜的柜门。

3、在并网柜690V室及其邻近区域开展作业前,必须在个人风险预控中进行分析,使作业人员了解作业风险,在工作票中增加对并网柜690V室的安全措施。

二、在风电机组的维护方面,应落实以下要求:

1、将对主机并网柜690V电气连接回路的停电检查列入风电机组定期维护项目中,每半年检查一次,所有检查项目要做好记录。一是检查并网柜内690V电气连接回路是否有放电痕迹;二是检查并网柜内690V电气回路所有连接螺栓的紧固情况和线鼻子的压接情况,做好防松标示线;三是检查绝缘挡板是否存在未安装、局部破损和螺栓缺失等问题,确保挡板安装牢固。如发现异常情况应立即处理,未处理完成前机组不得恢复运行。(注:此项要求同样适用于其他风电机组。)

2、近年来,主机变频系统经历多次改造,造成机组并网柜(300柜)、控制柜(310柜)、变频柜(320柜)内遗留有大量无用的二次接线,要进行全面检查并清理三个柜内遗留的各类空置、废弃的二次接线。

3、按照《关于下发<风电机组网侧、箱变低压侧断路器定值设置规范>(试行)的通知》(通知〔2017〕12号)对风电场相关设备的保护定值进行复核和整改。对于性能无法满足整改要求的箱变低压侧断路器等设备,应及时更换。

4、在箱变的预防性试验项目中增加对低压侧断路器的测试。

三、在主机并网柜(300柜)及变频柜(320柜)的技术改造方面,应尽快针对以下内容制定方案:

1、以690V室为界,将并网柜的柜门改为上下分段式,在对并网柜内上部的控制回路进行作业时,下部690V室可以有效封闭。

2、在并网柜和变频柜中裸露的690V母排之间加装绝缘隔板,同时可采用刷绝缘漆或对容易放电的母排边缘加绝缘套等方式提高母排间的绝缘强度。

注:此项要求同样适用于其他风电机组的690V电气连接回路。

3、在并网柜690V电气室内增加一组温度控制开关,对该区域的温度变化情况进行有效监控。

4、对并网柜和变频柜进行散热改造。

5、对变频柜的右侧柜门无法完全打开的问题进行改造。 

来源:电力安全生产


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