Электротехническая экспертиза подстанции и распределительного устройства 6кВ

В ходе исследования был выполнен анализ технической документации, актов расследования сетевой компании и потребителя. Произведен выезд эксперта ООО «Эксперт-Центр» Шерстобитова Ю.В. для визуального осмотра подстанции 110/6 кВ и ГРУ 6 кВ.

Поскольку трансформатор Т-1 подстанции ПС 110/6 кВ типа ТДНГ-15000/110 с 26.11.2019 был поставлен на учащенный контроль в связи с неудовлетворительным состоянием трансформаторного масла, он нуждался в капитальном ремонте. Несмотря на то, что ремонт был отложен по инициативе потребителя, это не значит, что остальное оборудование подстанции ПС 110/6 кВ, в частности короткозамыкатель КЗ-110 Т-1 и все его оборудование, могло находиться в ненадлежащем и неисправном состоянии, однако этот факт имел место.

Следует отметить, что в соответствии с протоколом послеаварийных испытаний трансформатора сопротивление изоляции обмоток трансформатора Т-1 ПС 110/6 кВ на отдельных участках снизилось более чем на 99 % по сравнению с предыдущими испытаниями, что позволяет высказать предположение о том, что мог произойти пробой изоляции внутри трансформатора из-за волны перенапряжения со стороны энергосистемы, в результате чего могло как следствие развиться КЗ на вводной линии ГРУ 6 кВ потребителя.

Следует отметить также, что в соответствии с протоколом анализа газов, растворенных в масле после аварии концентрация углекислого газа CO₂ в масле трансформатора Т-1 подстанции ПС 110/6 кВ составила 1,91986 %об, по результатам предыдущего отбора пробы она составляла 0,42285 %об (период между отборами проб составил 79 дней). Таким образом, концентрация CO₂ увеличилась в 4,5 раза по сравнению с результатами исследования предыдущей пробы, при этом она превысила предельно допустимую концентрацию в 3,76 раз. В соответствии с РД 153-34.0-46.302-00 «Методические указания по диагностике развивающихся дефектов трансформаторного оборудования по результатам хроматографического анализа газов, растворенных в масле», Приложение 1, п. 1: «В случае перегрузки или перенапряжения увеличиваются, как правило в два и более раза концентрации СО₂ и СО по сравнению с граничными значениями, например, вследствие отказа или неправильной работы разрядников, выключателей, грозовых и коммутационных перенапряжений, перекоса фаз, короткого замыкания в электрически связанной сети и т.д. За таким трансформатором необходимо проследить. Если причина роста концентраций относится к вышеупомянутым случаям, то через 1-2 мес. концентрации вернутся к исходным; если же они будут увеличиваться или тем более появятся углеводородные газы, то причиной этого может быть развивающееся повреждение, интерпретация которого будет зависеть от состава газов и их соотношений». Таким образом, увеличение концентрации CO₂ свидетельствует о произошедшем перенапряжении или перегрузке.

Следует отметить, что кабельный ввод в ГРУ 6 кВ потребителя, в соответствии с протоколом испытания изоляции кабельной линии, находился в исправном состоянии.

В ходе настоящего исследования установлено, что имеется две версии относительно причины произошедшего КЗ и его последствий в виде пожара в ГРУ 6 кВ потребителя. Согласно первой версии, со стороны сетевой компании, КЗ возникло на отходящих фидерах ГРУ 6 кВ потребителя и впоследствии распространилось на вводную ячейку и вводную линию ГРУ 6 кВ потребителя со стороны трансформатора Т-1 подстанции ПС 110/6 кВ. Согласно второй версии, со стороны потребителя, КЗ возникло на вводной линии ГРУ 6 кВ потребителя, находящейся в зоне действия защит трансформатора Т-1 подстанции ПС 110/6 кВ, но из-за неисправного состояния короткозамыкателя КЗ-110 Т-1 оно не было вовремя локализовано и отключено, в результате чего возник пожар и ГРУ 6 кВ потребителя получило сильные повреждения.

Тот факт, что в результате аварии в виде КЗ произошло полное уничтожение кабельного ввода и оборудования вводной ячейки ГРУ 6 кВ потребителя в результате действия электрической дуги и пожара подтверждает, что КЗ возникло на вводной линии ГРУ 6 кВ потребителя, которая была уничтожена на длине около 5 м в сторону трансформатора Т-1 подстанции ПС 110/6 кВ равно как и вводная ячейка (№ 13) ГРУ 6 кВ потребителя. Также имеется документальное подтверждение, что начальник цеха ЭСА видел горящую дугу в районе портала и что на портале отгорел опуск гибкой ошиновки фазы А, который касался стены ГРУ 6 кВ потребителя, поскольку находился от нее на расстоянии не менее 2,2 м (согласно проекту) и это сопровождалось мощным разрядом, и что зона наибольших термических повреждений находится в восточной части ГРУ 6 кВ потребителя, в районе вводной ячейки, что зафиксировано в Постановлении МЧС от 14.07.2020.

Имеются фотографии, из которых ясно, что отходящие фидеры ГРУ 6 кВ потребителя имеют только незначительные повреждения. Утверждение о том, что потенциал перешел от отходящих фидеров ГРУ 6 кВ потребителя на вторичные цепи релейной защиты трансформатора Т-1 подстанции ПС 110/6 кВ нелогично, поскольку данные объекты находятся на значительном расстоянии друг от друга. Если бы действительно имело место повреждение вторичных цепей данных защит, то произошло бы мгновенное срабатывание защит трансформатора Т-1 подстанции ПС 110/6 кВ и вслед за ними – короткозамыкателя КЗ-110 Т-1. Но поскольку КЗ-110 Т-1 был неисправен, это могло бы также закончиться пожаром.

Причиной КЗ мог явиться пробой опорных изоляторов гибкой ошиновки шинного моста 6 кВ от трансформатора до ГРУ 6 кВ потребителя либо пробой изоляции вводной кабельной линии ГРУ 6 кВ потребителя, однако точно установить это невозможно по причине уничтожения данного оборудования. Соответственно, причины пробоя также невозможно точно установить: либо это была деградация изоляции кабеля или концевой кабельной муфты, либо повреждение опорных изоляторов гибкой ошиновки и шинного моста 6 кВ, но наиболее вероятная первопричина пробоя – коммутационные перенапряжения при переключениях в энергосистеме. При этом со стороны потребителя имеется информация о том, что в связи с выходом из строя разрядников РВС-110 фазы А согласовывалось отключение силового трансформатора 110 кВ на 4 и 5 июня 2020 г. для замены разрядников РВС-110 на ограничители перенапряжений
ОПН-110. Данная замена была произведена уже после аварии.

Факт замены разрядников РВС-110 на ОПН-110 позволяет сделать предположение, что разрядники в момент аварии могли быть уже неисправны, что является аргументом в пользу предположения о том, что причиной возникновения КЗ могло быть именно перенапряжение. Следует также отметить, что произошел выход из строя разрядника РВС-110 фазы А, а в процессе развития аварии произошел обрыв гибкой ошиновки фазы А, что могло стать следствием воздействия волны перенапряжения по этой фазе.

Таким образом, вторая версия возникновения КЗ, со стороны потребителя, является более правильной, поскольку наибольшие повреждения наблюдаются со стороны вводной линии ГРУ 6 кВ потребителя: гибкая ошиновка (обрыв фазы А), обгорание жестких шин, повреждение изоляторов, полное выгорание силового кабеля вводной ячейки 6 кВ.

В акте расследования инцидента, произошедшего 09.04.2020 сказано, что короткозамыкатель КЗ-110 Т-1 не сработал при возникновении КЗ после срабатывания МТЗ, дифференциальной и газовой защит трансформатора Т-1 подстанции ПС 110/6 кВ и не включился даже вручную при воздействии персонала на соленоид включения аппарата. Таким образом, несмотря на наличие протокола опробования ОД-110 л. Бр-1 и КЗ-110 Т-1 на подстанции ПС, короткозамыкатель КЗ-110 Т-1 находился в неисправном состоянии. При этом в протоколе опробования ОД-110 л. Бр-1 и КЗ-110 Т-1 ничего не сказано про опробование включения/отключения аппаратов от устройств релейной защиты. Даже если имело место повреждение кабеля вторичных цепей защит трансформатора Т-1 подстанции ПС 110/6 кВ от попадания напряжения силовых кабелей 6 кВ, что привело к отказу во включении короткозамыкателя КЗ-110 Т-1 от устройств релейной защиты, то вручную короткозамыкатель КЗ-110 Т-1 должен был включиться в случае его исправности.

В результате несрабатывания короткозамыкателя КЗ-110 Т-1 не сработал отделитель ОД-110 л. Бр-2 на стороне высшего напряжения трансформатора, поэтому действие дуги КЗ продолжилось и в результате пожара пострадало все ГРУ 6 кВ потребителя.

Поскольку в итоге персонал потребителя вручную отключил отделитель
ОД-110 л. Бр-2 под нагрузкой, что абсолютно запрещено с точки зрения правил электробезопасности, был предотвращен возможный пожар на трансформаторе Т-1 подстанции ПС 110/6 кВ, который длился бы до полного выгорания большого объема масла, находящегося внутри него, и дальнейшие разрушительные последствия КЗ.

Специалистом экспертной организации был осуществлен выезд на ПС 110/6 кВ и произведен осмотр объекта исследования после аварии. В результате был составлен акт осмотра объекта исследования.

Несмотря на то, что блочно-модульное здание ГРУ 6 кВ потребителя уже было демонтировано, из рисунка видно, что повреждения пламенем во втором ряду ячеек ГРУ отсутствует, а значит на отходящих фидерах КЗ не развивалось.

В соответствии с актом осмотра объекта исследования было выявлено отсутствие коммутационного аппарата в ячейке № 13 (ввод № 1), ячейка полностью выгорела.

Оставшиеся ячейки повреждены с выгоранием всей вторичной коммутации и оплавлением силовых элементов.

Кабели отходящих линий не имеют следов действия короткого замыкания. При этом кабели, подключенные к ячейке №4 ГРУ-6 кВ повреждены только в районе очага горения на вводе ячейки №13.

Также произведен осмотр кабельного лотка. Видны следы оплавлений.

На схеме главных электрических соединений ПС 110/6 кВ и зоны действия релейной защиты трансформатора Т-1 (1) и защит ГРУ 6 кВ потребителя (2) показано, что вводная линия в ГРУ 6 кВ потребителя находится в зоне действия защит трансформатора Т-1.

Таким образом, из анализа всей приведенной выше информации и двух вариантов развития причин аварии можно заключить, что наиболее вероятным участком возникновения КЗ является вводная линия 6 кВ от трансформатора Т-1 подстанции ПС 110/6 кВ до ГРУ 6 кВ потребителя. Данная линия находится в зоне действия защит трансформатора Т-1 подстанции ПС 110/6 кВ, однако отключения КЗ не произошло по причине механической неисправности короткозамыкателя КЗ-110 Т-1 на стороне высокого напряжения трансформатора Т-1 подстанции ПС 110/6 кВ.

Версия сетевой компании о том, что КЗ произошло на отходящих фидерах
ГРУ 6 кВ потребителя, на нашла своего подтверждения.