遼寧某風(fēng)電場(chǎng)45號機組機艙著(zhù)火事故調查報告
1、事故簡(jiǎn)稱(chēng):某風(fēng)電場(chǎng)45號機組機艙著(zhù)火事故
2、事故起止時(shí)間:2020年1月12日07時(shí)54分至2020年1月12日08時(shí)49分
3、事故發(fā)生時(shí)氣象及自然災害情況:
氣溫:-6℃ 風(fēng)速:9.17m/s 風(fēng)向:西北 天氣:晴
4、安全周期是否中斷: 是(√) 否()
5、事故等級(事故性質(zhì)):B類(lèi)一般事故
6、本次事故損失及影響情況:事故造成45號機組機艙燒損,輪轂及三支葉片根部過(guò)火。
7、事故前工況:
事故發(fā)生前,風(fēng)電場(chǎng)天氣晴,現場(chǎng)環(huán)境溫度-6℃,風(fēng)速9.17m/s,風(fēng)向西北,機組出力1284kW,發(fā)電機轉速1798rpm,槳距角度-1.5°。
8、事故設備情況:
#45機組類(lèi)型:1500kW
并網(wǎng)時(shí)間:2010年2月3日
出質(zhì)保時(shí)間:2014年12月31日
最近定檢時(shí)間:2019年12月5日
序號 | 重點(diǎn)工作統計 |
1 | 2014年03月31日 更換發(fā)電機。 |
2 | 2015年04月26日 更換齒輪箱油。 |
3 | 2015年12月11日 齒輪箱散熱技改。 |
4 | 2017年03月30日 更換發(fā)電機。 |
5 | 2018年12月16日 加裝350A保險防護罩。 |
6 | 2019年05月08日 免爬器技改。 |
7 | 2019年06月19日 吊裝孔護欄技改。 |
8 | 2019年08月31日 電纜護套技改。 |
9 | 2019年09月25日 更換變槳及偏航減速器油。 |
10 | 2019年10月09日 偏航襯墊技改。 |
11 | 2019年10月15日 更換發(fā)電機軸承(前+后)。 |
12 | 2019年12月05日 變頻器水冷管技改。 |
9、事故經(jīng)過(guò):
2020年01月12日7:54,風(fēng)電場(chǎng)45號風(fēng)電機組報“(29)網(wǎng)側接觸器690V保險故障”,風(fēng)電場(chǎng)運維人員查看故障信息后,準備開(kāi)票前往45號風(fēng)電機組處理故障。
8:00,變電站監控系統報“35kV東升三線(xiàn)零序一段保護動(dòng)作跳閘”,隨后風(fēng)電場(chǎng)立即安排人員巡視東升三線(xiàn),并對東升三線(xiàn)進(jìn)行停電倒閘操作。
8:27,巡視人員到達東升三線(xiàn)附近,發(fā)現#45風(fēng)電機組機艙起火,立即逐級上報事故情況,同時(shí)撥打火警電話(huà),組織安排人員做好現場(chǎng)安全工作。8:49,消防車(chē)到場(chǎng)控制地面火勢,機艙火焰逐漸熄滅。
經(jīng)現場(chǎng)勘察,風(fēng)電機組機艙燒損,輪轂及三只葉片根部過(guò)火,箱變高壓側C相熔斷器爆熔噴出,箱變門(mén)輕微變形。
10、事故報告情況:
事故發(fā)生后,遼寧公司于當日9時(shí),向公司安全監督部、生產(chǎn)運營(yíng)部負責人匯報風(fēng)電場(chǎng)45號風(fēng)電機組機艙著(zhù)火事故情況。安監部、生產(chǎn)部立即組織調查組前往現場(chǎng)開(kāi)展調查。
11、事故搶救情況:
為防止次生災害發(fā)生,現場(chǎng)人員在臨近路口處設置警戒隔離線(xiàn),并組織人員對現場(chǎng)進(jìn)行檢查。
12、事故原因分析:
(1)現場(chǎng)勘察情況:
45號風(fēng)電機組機艙內齒輪箱、發(fā)電機、高速剎車(chē)、液壓系統、控制柜等部件過(guò)火(見(jiàn)附圖1)??刂乒駜炔繜龤?,未找到轉子回路3只350A保險,L型銅母排部分熔融(見(jiàn)附圖2),定子接觸器觸指、母排、固定背板部分熔融(見(jiàn)附圖3)。測量發(fā)現350A保險與L型銅母排連接螺栓的有效連接長(cháng)度不足。
控制柜內PLC儲存數據和變頻器故障數據全部丟失,因風(fēng)電機組SCADA系統設計缺陷,未能保存45號機組故障時(shí)刻秒級數據,現場(chǎng)SCADA系統僅有機組故障信息,省級集中監控系統數據存儲的有效性較低,因此本次事故分析以省級集中監控系統數據和臨近機組的故障數據作為參考(見(jiàn)附圖4),各設備記錄數據存在時(shí)間不一致的情況。
經(jīng)整理,45號機組故障關(guān)鍵時(shí)刻數據點(diǎn)如下表所示:
時(shí)間 | 實(shí)時(shí)風(fēng)速(m/s) | 有功功率(kW) | 網(wǎng)側變頻器 IGBT溫度(℃) | 機側變頻器 IGBT溫度(℃) | 分析說(shuō)明 |
7:48:58 | 8.8 | 829.55 | 37.635 | 40.979 | 網(wǎng)側IGBT溫度以0.038℃/s上升、機側IGBT溫度以0.086℃/s上升 |
7:53:50 | 8.2 | 1267.68 | 48.793 | 54.500 | 網(wǎng)側IGBT溫度、機側IGBT溫度分別上升至48.793℃、54.5℃ |
7:53:51 | 8.2 | 1159.44 | 48.971 | 54.473 | 機組停機,機側變頻器IGBT溫度開(kāi)始下降 |
7:53:52 | 8.2 | 1025.86 | 49.183 | 54.440 | 網(wǎng)側IGBT溫度以0.212℃/s上升、機側IGBT溫度以0.033℃/s下降 |
7:53:53 | 8.2 | 892.285 | 49.39 | 54.406 | 故障1(代碼24):功率變頻器檢查到故障; 故障2(代碼29):350A保險熔斷 |
7:54:00 | 8.2 | -1.36 | 50.873 | 54.173 | 9秒后發(fā)電機完全脫網(wǎng),之后網(wǎng)側IGBT溫度以0.211℃/s繼續上升 |
7:59:27 | 8.9 | 0.00 | 119.900 | 43.276 | 5分36秒后網(wǎng)側IGBT溫度達到極限值119.9℃ |
8:00:44 | 9.46 | 0.00 | 119.900 | 41.7 | 網(wǎng)側IGBT溫度在極限值119.9℃保持不變 |
通過(guò)分析網(wǎng)側IGBT溫度突變的起始點(diǎn)、溫度達到極限值的終止點(diǎn)數據和故障信息可知,機組在正常運行狀態(tài)下,網(wǎng)側IGBT突然出現內部過(guò)流故障,造成IGBT內部溫度檢測回路開(kāi)路(開(kāi)路會(huì )導致溫度達到極限值)。網(wǎng)側IGBT過(guò)電流,將直接沖擊上級回路的350A保險,導致保險熔斷,機組報出保險熔斷故障。6min后線(xiàn)路跳閘。
檢查風(fēng)電機組箱變,發(fā)現高壓側C相熔斷器爆熔噴出約7m遠,箱變組件室柜門(mén)被熔斷器頂開(kāi)。C相熔斷器套管內被爆熔產(chǎn)生的碳化物覆蓋,測量絕緣電阻為0.1-0.5MΩ(見(jiàn)附圖5)。箱變低壓側斷路器處于合閘狀態(tài)(見(jiàn)附圖6),斷路器機構與分合閘線(xiàn)圈在現場(chǎng)試驗時(shí)均能可靠動(dòng)作,斷路器控制盒定值符合要求,但控制盒無(wú)法做傳動(dòng)試驗。
東升三線(xiàn)保護裝置顯示,保護動(dòng)作情況為“Ic相不接地零序過(guò)流跳閘”,動(dòng)作值和時(shí)間符合保護定值要求。
(2)原因分析:
根據上述數據和現場(chǎng)勘察情況,認定本次事故主要原因是:
因電氣柜內690V變頻器供電回路中(見(jiàn)附圖7)連接350A保險與L型銅母排螺栓連接的有效螺紋長(cháng)度不足(見(jiàn)附圖8),受負荷與震動(dòng)的影響,造成機械連接松動(dòng)。當變頻器出現過(guò)電流故障時(shí),松動(dòng)部位持續發(fā)熱,引燃L型銅母排相間絕緣隔板。絕緣隔板燃燒碳化后絕緣降低,造成電網(wǎng)側L型銅母排發(fā)生相間短路,將變頻器側L型銅母排燒熔。燃燒產(chǎn)生的碳化物造成電氣柜內各處絕緣降低,導致柜內定子接觸器網(wǎng)側母線(xiàn)排發(fā)生單相接地及相間短路,造成主母排和固定背板熔融,最終電氣柜內起火,將機艙引燃。故障時(shí)由于箱變斷路器拒動(dòng),機組690V回路持續短路引發(fā)高壓側熔絲爆熔,爆熔碳化物導致箱變高壓側C相短路接地,最終引發(fā)線(xiàn)路跳閘。
13、事故暴露問(wèn)題:
1.外包技改作業(yè)質(zhì)量把控不嚴,廠(chǎng)家不規范使用螺栓及墊片,導致螺栓有效連接長(cháng)度不足,運行時(shí)會(huì )造成連接點(diǎn)松動(dòng),導致相間短路。
2.箱變低壓側斷路器存在質(zhì)量問(wèn)題,在母排發(fā)生短路故障時(shí),斷路器控制盒不能可靠切除故障,持續高溫電弧會(huì )導致柜內設備起火。
3. 風(fēng)電機組SCADA系統存在設計缺陷,風(fēng)電機組故障數據未保存在監控計算機上。且省級集中監控系統、風(fēng)電機組現場(chǎng)SCADA系統、保護裝置時(shí)間不一致,有效記錄數據量少。
4.故障錄波系統管理維護不到位,故障時(shí)刻錄波系統死機,未能取得故障時(shí)臨近時(shí)間段的有效波形文件。
14、對事故的責任分析和對責任人的處理意見(jiàn):
依據《生產(chǎn)安全事故調查處理規定(試行)》第十二條第六款規定,本起事故認定為B類(lèi)一般設備事故。遼寧公司對設備管理不到位,技改、檢修工作不規范,在本次事故中負主要責任。對事故相關(guān)責任單位及責任人處理意見(jiàn)如下:
1.遼寧公司總經(jīng)理作為公司安全生產(chǎn)第一責任人,對此次事故負有主要領(lǐng)導責任,給予通報批評,并處罰年度績(jì)效工資10000元。
2.遼寧公司黨委書(shū)記,按照“黨政同責”的要求,對此次事故負有領(lǐng)導責任,給予通報批評,并處罰年度績(jì)效工資10000元。
3.遼寧公司分管生產(chǎn)副總經(jīng)理對此次事故負有直接領(lǐng)導責任,給予通報批評,并處罰年度績(jì)效工資10000元。
4.遼寧公司安全生產(chǎn)部主任田某某對此次事故負有管理責任,給予通報批評,并處罰年度績(jì)效工資15000元。
5.遼寧公司安全監察部主任王某某對此次事故負有監督責任,給予通報批評,并處罰年度績(jì)效工資15000元。
6.風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)長(cháng)謝某某對此次事故負有設備維護管理責任,給予警告處分,并處罰年度績(jì)效工資15000元。
7.風(fēng)電場(chǎng)技術(shù)員郭某某對此次事故負有技術(shù)監督管理責任,給予警告處分,并處罰年度績(jì)效工資10000元。
8.風(fēng)電場(chǎng)安全員王某對此次事故負有安全監督管理責任,給予警告處分,并處罰年度績(jì)效工資10000元。
15、預防事故重復發(fā)生的措施:
1.全面排查熔斷器與銅排連接螺栓,內容包括:連接螺栓規格為M8×8.8;保證螺栓穿過(guò)母排和墊片后與熔斷器連接長(cháng)度有效(即:5螺距≤有效連接長(cháng)度≤8螺距),連接螺栓扭矩值30Nm,并做扭矩檢驗標示,立即更換不符合要求的螺栓。
2.全面排查300并網(wǎng)柜L型銅母排,內容包括:規格尺寸為30mm*5mm,螺栓開(kāi)孔直徑統一為9mm,不允許開(kāi)橢圓孔;熔斷器右側銅母排和網(wǎng)側主接觸器銅母排搭接長(cháng)度不小于50mm。
3.將并網(wǎng)柜內350A熔斷器全部更換為可靠性較高的Bussmann牌350A熔斷器,確保性能穩定、動(dòng)作可靠。
4.嚴格按照公司生產(chǎn)外包項目質(zhì)量管理規定和設備檢修、技改管理辦法相關(guān)要求,明確外包單位的質(zhì)量管控目標、作業(yè)標準和檢修工藝,加強項目安全、質(zhì)量、進(jìn)度的全過(guò)程把控,落實(shí)三級驗收管理,及時(shí)開(kāi)展項目總結和評估。
5. 積極開(kāi)展機組變頻器遠程監控系統,更新、完善風(fēng)電機組現有SCADA系統,省級監控系統,統一數據格式、故障代碼,確保設備數據遠程采集、監控、存儲的準確和可靠。
6.試點(diǎn)開(kāi)展風(fēng)電機組箱變低壓斷路器技改,將現有斷路器更換為安全可靠、試驗方便、保護配置合適的抽屜式斷路器。
7.試點(diǎn)開(kāi)展1.5MW機組300、310、320柜內安裝自動(dòng)消防系統,做到柜內故障時(shí)火焰不蔓延。
8.由技術(shù)公司牽頭組織研究機組變頻器供電回路350A保險改造工作,考慮采用斷路器替代保險、將保險移除柜內等技改方案,從根源上消除該處設備隱患。
9.研究解決機組偏航震動(dòng)缺陷,避免長(cháng)期強烈震動(dòng)導致機組各部件出現問(wèn)題。同時(shí)研究機組各控制系統部件對時(shí)功能,方便數據分析。
附圖:
附圖1 機艙過(guò)火情況
附圖2 L型銅母排熔融情況
附圖3 定子接觸器觸指、銅母排、背板熔融情況
附圖4 同線(xiàn)路臨近風(fēng)電機組故障時(shí)刻數據
附圖5 箱變高壓側套管對地絕緣電阻值
附圖6 箱變低壓側斷路器
附圖7 變頻器主回路原理圖
附圖8 螺栓的有效螺紋長(cháng)度不足2個(gè)螺距