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1.事故简称:风电场45号机组机舱火灾事故
2.事故起止时间:2020年1月12日07: 54至2020年1月12日08: 49
3.事故发生时的气象和自然灾害:
气温:-6℃,风速:9.17米/秒风向:西北天气:晴
4.安全周期是否中断:是(√)否()
5.事故等级(事故性质):乙类一般事故
6.事故的损失和影响:事故造成45号机组机舱燃烧,三个叶片的轮毂和根部走得太远。
7.事故前的工作条件:
事故发生前,风电场天气良好,现场环境温度为-6℃,风速为9.17米/秒,风向为西北,机组出力为1284千瓦,发电机转速为1798转/分,桨距角为-1.5°。
8、事故设备情况:
#45机组类型:1500千瓦
并网时间:2010年2月3日
保修期:2014年12月31日
上次计划检查时间:2019年12月5日
9、事故发生后:
2020年1月12日7:54,45号风电场风机报告“(29)690伏网侧接触器安全故障”。检查故障信息后,风电场运行维护人员准备向45号风机开具发票,处理故障。
8:00,变电站监控系统报告“35kV东胜三线零序一段保护跳闸”。随后,风电场立即安排人员巡视东胜三号线,对东胜三号线进行停电和倒闸操作。
8:27,当巡逻人员到达东胜三线附近时,发现#45风机机房着火,立即逐级上报事故。同时,他们拨打火警电话,组织人员做好现场安全工作。8点49分,消防车赶到控制地面火势,机舱火焰逐渐熄灭。
经过现场调查,风力发电机机舱烧毁,三个叶片的轮毂和根部烧毁,箱式变压器高压侧的C相保险丝熔断,箱式变压器门轻微变形。
10、事故报告:
事故发生后,辽宁公司于当天9点钟向公司安全监管部和生产运营部负责人报告了风电场45号风力发电机组机舱火灾事故情况。安全监管部和生产部立即组织调查组前往现场进行调查。
11、事故救援情况:
为防止次生灾害的发生,现场人员应在路口附近设置警示隔离线,并组织人员对现场进行检查。
12、事故原因分析:
(1)现场调查:
45号风机机舱内的齿轮箱、发电机、高速制动器、液压系统、控制柜等部件走得太远(见图1)。控制柜内部被烧毁,转子电路没有3个350A保险丝。l形铜母线部分熔化(见图2),定子接触器的接触指、母线和固定背板部分熔化(见图3)。测量发现350A熔断器与L型铜母线连接螺栓的有效连接长度不足。
控制柜中的PLC存储数据和变频器故障数据全部丢失。由于风机SCADA系统的设计缺陷,无法保存45号机组故障时间的二次数据。现场监控系统只有机组故障信息,省级集中监控系统数据存储效率相对较低。因此,事故分析以省级集中监控系统数据和相邻机组的故障数据为参考(见图4)。每台设备的记录数据时间不一致。
整理后,45号机组故障关键时刻的数据点如下表所示:
通过分析电网侧IGBT温度突变的起点、温度达到极限值时的终点数据和故障信息,可以看出,在机组正常运行状态下,电网侧IGBT突然出现内部过流故障,导致IGBT内部温度检测电路开路(开路将导致温度达到极限值)。网侧IGBT的过电流将直接冲击上回路的350A保险丝,导致保险丝熔断,机组将报告保险丝熔断故障。6分钟后,线路跳闸。
检查风力发电机组箱式变压器,发现高压侧C相保险丝在约7m外熔断,箱式变压器装配间的柜门被保险丝推开。C相熔断器套筒覆盖有爆炸熔化产生的碳化物,绝缘电阻测量为0.1-0.5ω(见图5)。箱式变压器低压侧的断路器处于闭合状态(见图6)。在现场测试期间,断路器机构和开/关线圈能够可靠地运行。断路器控制箱的固定值符合要求,但控制箱不能进行传输测试。
东胜三线保护装置显示保护动作为“Ic相不接地零序过流跳闸”,动作值和时间满足保护整定值要求。
(2)原因分析:
根据以上数据和现场调查,确定事故的主要原因是:
由于电柜内690伏逆变电源电路(见图7)中350安熔断器与l形铜母线螺栓连接的有效螺纹长度不足(见图8),机械连接受负载和振动影响而松动。当变频器发生过流故障时,松动部分继续升温,点燃L型铜母线相间绝缘隔板。绝缘隔板燃烧碳化后,绝缘降低,导致电网侧L型铜母线相间短路,换流器侧L型铜母线燃烧熔化。燃烧产生的碳化物导致电气柜所有部件的绝缘降低,导致单相接地和电气柜中定子接触器网侧母线的相间短路,导致主母线和固定背板熔化,最终导致电气柜起火,点燃发动机室。在故障期间,由于箱式变压器断路器拒绝操作,装置的690伏电路继续短路,导致高压侧的保险丝爆炸,而碳化保险丝导致箱式变压器高压侧的C相短路接地,最终导致线路跳闸。
13、事故暴露问题:
1.外包技术改造工作质量控制不严,生产厂家不规范使用螺栓和垫片,导致螺栓有效连接长度不足,导致操作过程中连接点松动和相间短路。
2.箱式变压器低压侧的断路器存在质量问题。当母线发生短路故障时,断路器控制箱不能可靠地排除故障。持续的高温电弧会导致机柜中的设备着火。
3.风力发电机组SCADA系统存在设计缺陷,风力发电机组的故障数据没有存储在监控计算机中。此外,省级集中监控系统、风电机组现场监控系统和保护装置时间不一致,有效记录的数据量小。
4.故障记录系统的管理和维护不到位。记录系统在故障期间崩溃,并且在故障期间无法获得相邻时间段的有效波形文件。
14、事故责任分析及责任人的处理意见:
根据《生产安全事故调查处理条例(试行)》第十二条第六款的规定,本次事故被认定为乙类一般设备事故。由于设备管理不到位,技术改造和维护不规范,事故主要由辽宁公司负责。对事故相关责任单位和责任人的处理意见如下:
1.辽宁公司总经理作为公司安全生产的第一责任人,对事故负有主要领导责任,给予通报批评,并给予1万元的年度绩效工资处罚。
2.辽宁公司党委书记按照“党政一视同仁”的要求,对事故负有领导责任,给予通报批评,并处罚年薪1万元。
3.辽宁主管生产的副总经理对事故负有直接领导责任,给予通报批评,并处罚年薪1万元。
4.辽宁公司安全生产部部长田牟负责事故管理,给予通报批评,并给予15000元的年度绩效工资处罚。
5.辽宁公司安全监管部部长王某负责事故的监管,给予通报批评,并给予1.5万元的年度绩效工资处罚。
6.风电场负责人谢牟某负责事故的设备维护和管理。他被警告,并被罚款15000元的年薪。
7.风电场技术员郭某负责事故的技术监督和管理,并被给予警告处分和1万元的年度绩效工资。
8.风电场安全员王某负责事故的安全监督管理,受到警告,并被处以1万元的年度绩效工资罚款。
15.防止重复事故的措施:
1.彻底检查保险丝与铜排之间的连接螺栓,包括:连接螺栓规格为M8×8.8;;确保螺栓穿过母线和垫片后与熔断器的连接长度有效(即5节距≤有效连接长度≤8节距),连接螺栓的扭矩值为30Nm,并做好扭矩检查标记,立即更换不符合要求的螺栓。
2.深入调查300柜的L型铜母线,包括:规格尺寸为30毫米* 5毫米,螺栓孔直径统一为9毫米,不允许有椭圆形孔;熔断器右侧铜母线与网侧主接触器铜母线的搭接长度不得小于50毫米
3.用具有更高可靠性的Bussmann 350A保险丝替换并网机柜中的所有350A保险丝,以确保稳定的性能和可靠的运行。
4.严格按照公司生产外包项目质量管理规定和设备维修及技术改造管理办法的相关要求,明确外包单位的质量控制目标、操作标准和维修技术,加强项目安全、质量和进度的全过程控制,实施三级验收管理,及时开展项目总结和评估。
5.积极推行机组变频器远程监控系统,更新完善现有的风电机组SCADA系统和省级监控系统,统一数据格式和故障代码,确保设备数据远程采集、监控和存储的准确性和可靠性。
6.风力发电机组箱式变压器低压断路器技术改造将在试点基础上进行,将现有断路器更换为安全可靠、测试方便、适合保护配置的抽屉式断路器。
7.先导1.5MW机组300、310和320将在机柜中安装自动消防系统,这样当机柜发生故障时,火焰不会蔓延。
8.技术公司将牵头组织研究机组逆变电源电路350A保险改造,并考虑采用断路器替代保险、柜内解除保险等技术改造方案,从根本上消除该处设备的隐患。
9.研究解决机组偏航振动的缺陷,避免机组各部件因长期强烈振动而出现问题。同时,为了便于数据分析,对机组各控制系统部件的定时功能进行了研究。
图:
图1机舱过度燃烧
图2 l形铜母线的熔化
图3定子接触器触指、铜母线和背板的熔化
图4风力涡轮机故障时间附近同一条线的数据
图5箱式变压器高压侧套管对地绝缘电阻值
图6箱式变压器低压侧断路器
图7变频器主电路示意图
图8螺栓的有效螺纹长度小于2个螺距。