一起GIS設備誤操作事故的安全風(fēng)險分析及管控措施
GIS設備一般采用封閉式設計和安裝，其內部設備狀態(tài)無(wú)法直接觀(guān)察，在檢修、維護時(shí),如果作業(yè)人員安全防范意識不到位，可能進(jìn)行誤操作，輕者造成設備損壞、人員受傷，重者造成電網(wǎng)主設備燒毀電網(wǎng)大面積停電,帶來(lái)巨大損失。
本文通過(guò)對一起GIS設備電氣誤操作事故的分析，總結了在GIS設備檢修時(shí)的安全風(fēng)險點(diǎn)，并提出相應的控制措施。對于我們從事件中汲取教訓、制定防范對策，減少和杜絕類(lèi)似事故的發(fā)生，對確保電網(wǎng)安全生產(chǎn)具有重要意義。
一、事故情況簡(jiǎn)述 臺電公司興達發(fā)電廠(chǎng)345kV（北）開(kāi)關(guān)場(chǎng)，為配合興達發(fā)二號機組大修，于3月初進(jìn)行3540、3550斷路器維修保養工作?，F場(chǎng)一次設備為雙母3/2接線(xiàn)，故障設備接線(xiàn)圖如圖1所示。 3月2日，電廠(chǎng)維修單位發(fā)現3540斷路器SF6氣體含水量過(guò)高，將該斷路器所屬氣室SF6絕緣氣體進(jìn)行回收，以便過(guò)濾及熱處理以去除其中水分。3月3日，操作人員進(jìn)行3541隔離開(kāi)關(guān)操作時(shí)，專(zhuān)責監護人向操作人員表示3540氣室內無(wú)氣體，但操作人員與工作許可人均未意識到可能風(fēng)險，執行3541隔離開(kāi)關(guān)合閘操作，造成氣室內導體對外殼閃絡(luò )。同時(shí)，由于保護裝置判斷錯誤，造成母線(xiàn)停電，進(jìn)而導致多臺發(fā)電機組跳開(kāi)，系統頻率波動(dòng)，最終損失負荷1050萬(wàn)千瓦，占全臺負荷總量的1/3，全臺約552.9萬(wàn)用戶(hù)受到影響。 圖1 現場(chǎng)一次接線(xiàn)圖 圖2 事故現場(chǎng)照片 二、設備故障分析 2.1故障發(fā)展過(guò)程分析 結合現場(chǎng)事故分析報告，由于3540斷路器氣室的SF6氣體被回收，設備氣室處于真空狀態(tài)，絕緣性能下降，3541刀閘在其合閘過(guò)程中發(fā)生合閘預擊穿，此時(shí)，3540斷路器氣室已帶電，合閘預擊穿足以將其絕緣擊穿，發(fā)生接地短路，其短路電流可達到十幾甚至幾十kA，而此時(shí)3541刀閘還未合閘到位，其回路電流增大、通流能力減弱，產(chǎn)生高溫將導體燒熔，金屬蒸汽揮發(fā)后，3541氣室絕緣被擊穿，發(fā)生閃絡(luò )。3541隔刀氣室擊穿后，短路電流由3540氣室閃絡(luò )路徑改至3541氣室閃絡(luò )路徑流入外殼。GIS殼體通常為8mm左右的鋁合金材質(zhì)，只能承受0.3秒左右短路電流，而本次故障母線(xiàn)保護未動(dòng)作，其短路電流可能持續數秒，進(jìn)而導致殼體嚴重燒損?，F場(chǎng)如圖2所示。 2.2 故障氣室絕緣性能分析 本次故障中，3540斷路器氣室在抽真空后的閃絡(luò )擊穿是故障發(fā)生的源頭。GIS氣室內通?？梢暈榫鶆螂妶?chǎng)環(huán)境，在低氣壓下，其擊穿電壓符合巴申曲線(xiàn)，如圖3所示。SF6氣體與空氣的巴申曲線(xiàn)趨勢相似，擊穿電壓更高，如圖4所示。由上述圖示可知，氣體在巴申曲線(xiàn)中的最低擊穿電壓通常出現在100Pa附近，而GIS氣室抽真空后的壓力通常為133Pa，即使是SF6氣體，在該環(huán)境下的絕緣性能也遠小于標準大氣壓下的空氣。按345kVGIS導體相對地凈距離28cm估算，可得其擊穿電壓僅約為5kV，遠小于其運行電壓199.2kV。因此，當斷路器一端帶電后，該氣室絕緣很快即被擊穿，發(fā)生閃絡(luò )。 圖3 空氣中的經(jīng)典完整巴申曲線(xiàn) 圖4 SF6氣體與空氣的巴申曲線(xiàn)的比較 三、事故原因及安全風(fēng)險分析 事故發(fā)生直接原因是檢修人員對作業(yè)風(fēng)險管控不到位，進(jìn)行了誤操作導致事故發(fā)生。對此事故現場(chǎng)作業(yè)風(fēng)險分析如下： （1）現場(chǎng)防誤操作安全措施不到位，現場(chǎng)設備操作僅使用“禁止操作作業(yè)卡”等提示性措施進(jìn)行管控，存在極高的誤操作風(fēng)險。 圖5 現場(chǎng)操作界面 圖6 開(kāi)關(guān)設備掛銷(xiāo)卡情況 （2）現場(chǎng)未嚴格落實(shí)高作業(yè)風(fēng)險現場(chǎng)作業(yè)的相關(guān)規定，危險點(diǎn)辨識不清，在氣室抽真空情況下，對帶電設備進(jìn)行操作，使檢修設備帶電，存在設備絕緣擊穿的風(fēng)險。 （3）作業(yè)范圍劃分不明，3541隔離開(kāi)關(guān)機構進(jìn)行更換零部件工作后，現場(chǎng)作業(yè)人員應待3540斷路器完成充氣后，方可對隔離開(kāi)關(guān)進(jìn)行操作，兩個(gè)作業(yè)面交叉作業(yè)混亂，直接導致了本事故的發(fā)生。 圖7 事故發(fā)生前設備掛銷(xiāo)卡情況 （4）進(jìn)行現場(chǎng)一次設備操作前，到現場(chǎng)確認設備狀態(tài)時(shí)，未對相鄰檢修設備狀態(tài)進(jìn)行復查，未核實(shí)現場(chǎng)風(fēng)險。 圖8 檢修、試驗工作聯(lián)絡(luò )書(shū)（工作票） 如圖8所示，檢修人員在對是否需要做設備試運轉和設備異常檢修、試驗等，是否可能有跳機風(fēng)險選項時(shí)均選填“否”，運維人員未對設備異常檢修、試驗等，是否可能有跳機風(fēng)險選項進(jìn)行填寫(xiě)，且相關(guān)人員未確認簽名。 （5）2016年更新的興達電廠(chǎng)開(kāi)關(guān)廠(chǎng)母線(xiàn)繼電保護裝置設定啟動(dòng)閉鎖保護時(shí)間（5s）與舊的電機驅動(dòng)隔離開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)間（7s）兩者之間有時(shí)序差別，導致保護裝置自動(dòng)閉鎖，而關(guān)閉保護功能，未及時(shí)切除故障，造成事故后果擴大。 四、管控措施 此次事故雖然未發(fā)生在國網(wǎng)公司系統內，但事故中作業(yè)人員對安全風(fēng)險的忽視、事故導致的后果都具有極大的警示作用。對于檢修作業(yè)中的安全風(fēng)險管控，我們應該做到以下措施： 一是要嚴格杜絕違章操作、無(wú)票作業(yè)，將防誤操作各項措施落到實(shí)處。 二是要嚴格落實(shí)現場(chǎng)作業(yè)的安全措施，認真辨識作業(yè)現場(chǎng)存在的危險點(diǎn)，各級管理人員要落實(shí)到崗到位制度，確保作業(yè)現場(chǎng)有“明白人”； 三是要嚴格落實(shí)現場(chǎng)交接班制度，持續進(jìn)行多日的現場(chǎng)，運維人員應對每天的工作做到心中有數，檢修人員人員變動(dòng)時(shí)，應對現場(chǎng)安全措施、工作任務(wù)交接清楚。 四是要完善GIS設備SF6氣體壓力閉鎖功能?，F在GIS/HGIS設備斷路器室低氣壓閉鎖僅能實(shí)現對斷路器的分合閘操作進(jìn)行閉鎖，應完善功能，實(shí)現在斷路器室氣壓降至無(wú)法滿(mǎn)足絕緣要求時(shí)，對隔離開(kāi)關(guān)的分合進(jìn)行閉鎖。 五是嚴格落實(shí)現場(chǎng)作業(yè)人員的安全培訓，加強多種傳播途徑的安全文化宣傳，做到事前想安全、事后思安全、日常論安全，營(yíng)造“我要安全”的安全文化氛圍。