TEMATRÄFF. Hurhar utvecklingkring transformatorrisker variti Norge. Ole A. Westberg Tematräff

Transkript

1 1 TEMATRÄFF Hurhar utvecklingkring transformatorrisker variti Norge Ole A. Westberg

2 2 Ole A. Westberg Sivilingeniør Ole A. Westberg AS Brannteknisk rådgiver for kraftindustrien 38 års erfaring med kraftanlegg som hovedvirksomhet Siste20 år: Brannvern og sikkerhet i kraftforsyningen Hatt oppdrag med 120 kraftanlegg Ledet Brannforum 19 ganger siden 1993 Medlem av ekspertpanelet i RIF Sikkerhetsklarert av NVE Holder ca. 10 forelesninger i året Brannforum

3 3 TEMATRÄFF Hurhar utvecklingkring transformatorrisker variti Norge Litt om norsk lovgivning Riskobildet Risikoanalyser Uønskede hendelser i Norge Brannforum

4 4 SEB Sikkerhet mot eksplosjoner og branner i kraftanlegg

5 5 Organisasjonsplan Saudautbyggingen

6 6 Sikkerhetsarbeidet Selskapets overordnete risikoprofil Konsesjon Overordnet ROS Prosjektering Sikkerhetsstrategi Bygging Overtagelse ROS

7 7 Hva sier lovbestemmelsene

8 8? ENERGISELSKAPET

9 9 Hva skal kraftselskapet forholde seg til? Norm Norm Norm Andre forskrifter Andre veiledere Grafikk OAW Lov Forskrift Veileder Temaveileder Norske Stortinget behandler lovforslag og vedtar lov Departementet effektuerer loven Direktoratet utarbeider og administrer forskrifter Direktoratet utarbeider veiledere og temaveiledere

10 10 Krav til sikkerhet BFK Forskrift om beredtskap i kraftforsyningen Energiloven 1991 (NVE) Norge må ha tilstrekkelig el! Alle større kraftanlegg er underlagt Norges Vassdrags og Energidirektorat Kraftforsyningens Beredskapsorganisasjon (KBO) som innebærer viktige krav til sikkerhet. Alle kraftanlegg skal være sikret mot uønskede hendelser og handlinger

11 11 Krav til sikkerhet FEF Forskrift om elektriske forsyningsanlegg Lov om tilsynd med elektriske anlegg 2006 (DSB) Trygge elsikkerheten for mennesker! Alle kraftanlegg skal etterkomme denne forskrift. Viktigste og strengeste føring for sikkerhetsarbeidet. Direktoratet for samfunnssikkerhet og beredtskap

12 12 Krav til sikkerhet FOBTOT FOREBYGGENDEFORSKRIFTEN Lov mot vern av brann, eksplosjoner, etc. (Brannloven 2002 (DSB) ( Trygge brannsikkerheten for mennesker! Alle kraftanlegg skal etterkomme denne forskrift. Viktig føring for sikkerhetsarbeidet.

13 13 Krav til sikkerhet PBL Plan og bygningslov Kun produksjonsanlegg

14 14 Lov Forskrift Utforming ihtpreaksepterte løsninger Veileder eller Utforming ihtegne sikkerhetsvurderinger

15 15 Norsk elektroteknisk norm NEK 440:2006 Lov Stasjonsanlegg over 1 kv Alle typer produksjonsanlegg, sekundærstasjoner, nettstasjoner, etc. Forskrift Norm Normen NEN 440:2006 er utarbeidet av NEK/NK99 og trådde i kraft som norsk norm 1. juni NEK 440 er en implementering av CENELEC HD 637:1999

16 16 Risikobildet

17 17 RISIKOBILDET UNDER NORMALE DRIFTSFORHOLD Det er økende fare for alvorlige transformatorhavarier i Norge på grunn av aldring av komponenter og på grunn av endrede driftsforhold med bevisst bruk av overlast og hyppige endringer av last som følge av kortsiktige strømprisvariasjoner

18 18 HVA GJØR DE BESTE I KLASSEN Sørger for oppdatert risikoanalyse Følger opp med sikkerhetstiltak Implementerer sikkerhet i organisasjonen Sørger for gode rutiner ved tungt vedlikehold Kjører ikke transformatorene over nominell verdi Har fokus på risikokomponentene Følger opp komponenter som inneholder olje Regelmessighet i oljeprøvetaking Regelmessighet i termofotografering

19 19 Historisk designutvikling: Designkriterier i gamle dager : 1. Stasjonsplassering med maksimal fallhøyde 2. Gunstige geologiske forhold 3. Minimalisering av arealer minst mulig utsprengt volum Designkriterier i dag: 1. Stasjonsplassering med maksimal fallhøyde 2. Gunstige geologiske forhold 3. Strenge krav til personsikkerhet 4. Store arealer 5. Seksjonering mot trykk/røyk/varme

20 20 Tiltak for bedre sikkerhet ROS Risiko- og sårbarhetsanalyser

21 21 Målsetting: Anleggsmessige tiltak for reduksjon av risiko. Sannsynlighet for og konsekvens av uønskede hendelser Følgende av uønskede hendelser kan bli: trykk/røyk/ sot/varme/dykking/ras Personene må komme i sikkerhet 1. Rømning til sikkert område inne i stasjonen 2. Evakuering ut av stasjonen Begrense materielle skader (Bringe EML til et minimum) 1. Seksjonering 2. Seksjonering 3. Seksjonering

22 22 To hovedscenarier: 1. Oljefylte transformatorer inne i fjellet 2. Ikke oljefylte transformatorer inne i fjellet Sekundæreksplosjon er verstingen av uønskede Hendelser som dermed blir viktig premissgiver for Sikkerhetsdesign av kraftverk i fjell

23 23 Hyppigs forekommende type tiltak: Transformatortiltak Seksjonering mot overtrykk Seksjonering mot røyk Rømningsløsninger Merking Ventilasjonsanlegget oppgradering Brannalarmanlegg oppgradering Riktig redningsutstyr Bygningsmessige tiltak

24 24 Utfordringer ved nye anlegg

25 25 Nye anlegg skal ha bedre enn tilfredsstillende sikkerhet

26 26 Nye anlegg skal ha bedre enn tilfredsstillende sikkerhet

27 27 Jernbaneverket omformerstasjon

28 28

29 29

30 Hafslund Produksjon. Kraftverk sikkerhet og utfordringer Nye anlegg skal ha bedre enn tilfredsstillende sikkerhet

31 31 Nye anlegg skal ha bedre enn tilfredsstillende sikkerhet Rist over transformatorgruben. Transformatorgrubene har verken steinfilter eller flammeduk

32 32 Nye anlegg skal ha bedre enn tilfredsstillende sikkerhet Transformatorhall

33 33 Disse detaljer beregnet for 1000mBarg (Seksjonering uten avlastningsåpninger)

34 34 Utfordringer ved oppgradering av eldre anlegg

35 35 Deler av eldre anlegg kan by på overraskelser

36 36 36 Vanlig syn i de fleste gamle anlegg: Trange transformatorrom gir høy turbulensfaktor og fører til store trykk ved en sekundær- eksplosjon. Dette er ofte den største utfordringen.

37 37 Elegant transportløsning Mindre verlust Elendig sikkerhetsdesign

38 38 Mindre verlust- Elendig sikkerhetsdesign

39 39

40 40 Preakseptert løsningsbeskrivelse i FEF 4.7 gir grunn til HODEBRY Krav til trykkseksjonering samtidig som døren ut skal kunne åpnes med et albutrykk (!) Dette har ElkemEnergi løst i Sisokraftverk med en innslående stålplatedør innenfor gangdøren. Samme løsning er nå gjennomført i flere nye og eldre kraftverk

41 41 Mye rart kan skjule seg under et steinfilter

42 42 Dette har vært del av rømningsvei

43 43

44 44 Risiko-og sårbarhetsanalyser ROS

45 45 ROS Systematisk fremgangsmåte for å beskriveeller beregne risiko. ROS utføres ved kartlegging av uønskede hendelser, årsaker til disse og konsekvenser av disse. Krav til ROS i fem norske lovverk

46 46 ROS består i: Dokumentere sannsynligheten for og konsekvenseneav mulige uønskede hendelser før hendelsene inntreffer

47 47 Risiko for uønskede hendelser Hva kan skje? Det eren sannsynlighet for at hendelsen vil inntreffe Kan denne sannsynlighet tallfestes? Hva blir konsekvensene Kan konsekvensene tallfestes? Vi skiller mellom kvantitativ og kvalitativ ROS

48 48 Konsekvenser for Helse Miljø Verdier (Produksjonstap og skader)

49 49 Uønskede hendelser -konsekvenser Tap av liv og personskader Materielle skader og økonomiske tap Erstatningssaker Offentlige pålegg Negativt omdømme Mediapågang Interne konflikter

50 50 Risikokomponenter i kraftanlegg Oljefylte komponenter med høye kortslutningsverdier Kraftkabler, skap og kabinetter Aggregatene Alle komponenter og anleggsdeler hvor det kan oppstå spenningsoverslag med lysbuer og hvor komponentbiter kommer på avveie.

51 51 Konsekvenser av uønskede hendelser kan bli Overtrykk Røyk Sot Varme

52 52 Sikkerhetsbarrierer og sannsynligheter 10-4 (1:10.000) Akseptkriterier for Norsk Sokkel 10-5 (1: ) Normale akseptkriterier for kraftindustrien <10-6 (1: ) Ikke sannsynlig

53 53 Sikkerhetsbarrierer >10-4 <10-6 Sikkerhetsbarrierer skal sørge for å redusere risikoen for uønske hendelser. Det vil si redusere sannsynlighet og konsekvens. Sikkerhetsbarrierer, også kalt sikkerhetsfunksjoner og beskyttelseslag, kan bedrer sannsynlighet og konsekvens dramatisk. Viktigste tiltak er å etablere barrierer

54 54 Hendelsesmodell (Bow Tie) Barrierefunksjon Farer Trusler Sårbarheter Sannsynlighet Uønsket Hendelse Konsekvens R I S I K O

55 55 Barrierefunksjon (Sikkerhetsfunksjoner, Beskyttelseslag) R I S I K O Sannsynlighet Konsekvens Eksempler på barrierefunksjon for sannsynlighet: Stasjonært gassovervåkning av trafoolje direkte mot vern Regelmessig termofotografering

56 56 Barrierefunksjon (Sikkerhetsfunksjoner, Beskyttelseslag) R I S I K O Sannsynlighet Konsekvens Eksempler på barrierefunksjon for konsekvens: Trykkseksjonering av transformatorrom Oppgradere redningsrom for flere dagers opphold Etablere eksplosjonspanel

57 57 Scenariobasert ROS Hendelsen er inntruffet. Hva blir mulige konsekvenser og hvor sannsynlige er de? Uønsket Hendelse 10-7 Relevante tiltak vurderes opp mot scenarioer Scenarioene fremskaffet ved faglige analyser og vurderinger Hendelsestreanalyse er en av de mest benyttede metoder for ROS Hva kan skje dersom at? Det finnes et utall systemer og dataverktøy Dette er en profesjon

58 58 Omfanget av ROS Kan ROS bli for omfattende og rapportene for store?

59 59 Selskapets aksepterte risikoprofil Personsikkerhet (dialog med tilsynsmyndigheten) Materielle skader og restverdisikring (dialog med dialog med forsikring) Miljø og forurensning (dialog (dialog med SFT)

60 60 Nullvisjon? Vegdirektøren etter raset i Hanekleivtunnelen: ( ) det må være et eller annet som har unngått geologenes og ingeniørenesoppmerksomhet, simpelt hen fordi sannsynligheten foretsliktrasskalværeliknull.

61 61 Lovpålagt av NVE ROS - Organisering ROS - Kompetanse ROS - Metodikk og gjennomføring ROS - Dokumentasjon

62 62 Krav til kompetanse ROS Risiko og Sårbarhetsanalyse krever kompetanse Eksplosjon og brann Ventilasjon Betong/Stål Elektroteknikk Anlegg Aldringsteknologi Modelleringer

63 63 Forsikringsselskaper Konsulenterfra Brannkören Vi opplever ofte ubrukelige risikorapporter Hovedsakelig grunnet mangel på kompetanse

64 64 ROS-Gruppenfor SISOKraftverk Husk

65 65 ALLE har sine metoder til ROS-Prosess ROS-Utfordringer

66 66 ALLE har sine metoder til ROS-Prosess ROS-Utfordringer

67 67 Viktig ved ROS: Oljeisolerte transformatorer!!!! 1. Hvor kan det oppstå oljedamp sekundæreksplosjon? 2.Hvor stort kan trykket bli? 3. Hva er de verste konsekvensene?

68 68 Risikomatrise gjengitt fra Beredskapsforskriftens Veiledning: Sannsynlighet Konsekvens for objekt X område Y Ufarlig 1 En viss fare 2 Farlig 3 Kritisk 4 Katastrofalt 5 Meget sannsynlig Sannsynlig Mindre sannsynlig Lite sannsynlig Lav risiko. Forhold som blir vurdert som risiko fra 1 til og med 2 i risikomatrisen er akseptert risiko hvor det ikke er krav til tiltak (kost/nytteeffekt kan vurderes) Middels risiko Forhold som blir vurdert som risiko fra 3 til og med 9 i risikomatrisen er forhold som krever at det gjennomføres en kritisk vurdering av behovet for å iverksette risikoreduserende tiltak, evt mer detaljerte analyser. Denne vurderingen bør utføres skriftlig og dokumenteres i IKsystemet Høy risiko. Forhold som blir vurdert som risiko fra 10 til og med 20 i risikomatrisen er uakseptabel risiko. For forhold som blir vurdert til disse nivåene skal det iverksettes risikoreduserende tiltak. Tiltakene skal dokumenteres i IK- systemet

69 69 Risikomatrise NVE Veiledning: Sannsynlighet Meget sannsynlig 1 gang/år eller oftere Sannsynlig 1 gang/10år eller oftere Mindre sannsynlig 1 gang/50år eller oftere Lite sannsynlig En gang/100år eller oftere Ufarlig Videreføring av NVE Risikomatrise: Meget lite sannsynlig En gang/1.000år eller oftere Veldig lite sannsynlig En gang/10.000år eller oftere Ikke sannsynlig - Neglisjerbart En gang/ år eller oftere Konsekvens for objekt X område Y En viss Farlig Kritisk Katastrofalt fare

70 70 Risikoanalyse

71 71

72 72

73 73 Risikokomponenter Oljefylte transformatorer

74 74 Finnes det dokumentasjon på steinfilterets sikkerhetsfunksjon? Min påstand: Eneste funksjon er å forsterke oljeforurensning

75 75 Over og ut?

76 76 Slik skal det se ut

77 77 Hvor lenge skal transformatoren beholdes? Det er med rimelig grad av sikkerhet ikke mulig å bestemme en transformators tekniske restlevetid. Imidlertid vil det være mulig, ved hjelp av olje/gassanalyse, papirprøver og andre former for tilstandskontroll å komme med utsagn om forventet teknisk restlevetid

78 78 Hva bestemmer risikoen? Papirisolasjonens mekaniske og kjemiske tilstand er avgjørende for restlevetiden og risikoen for elektrisk overslag og lysbuedannelse. Likeså oljens tilstand. OBS! Fabrikasjons-og materialfeil kan forårsake overslag selv også om transformatoren er av nyere dato

79 79 Håndtering kan gi økt risiko Ytre mekanisk påvirkning ved flytting/transport av transformator vil kunne endre en eldre transformators isolasjonsegenskaper og derved øke faren for elektrisk feil

80 80 Oljeskift? For eldre transformatorer kan fjerning av olje i transformatoren, for eksempel i forbindelse med oljeskift eller tørking, medføre endring av isolasjonens mekaniske stabilitet og derved øke faren for overslag og lysbue

81 81 Kobberlederes utvikling av kobbersulfit(cu2s) og påvirkning av isolasjonspapiret, gav alarm i bransjen for noen få år siden. Oljeleverandørene har rettet opp feilen og advart brukerne. Fortsatt kan det være trafoer i drift med problemolje.

82 82 Risiko for eksplosjoner og branner Spenningsoverslag med dannelse av lysbuer Oljedampeksplosjon alltid en konsekvens av lysbuer Branner er i regelen en følge av lysbuer

83 83 Eksplosjoner og stort sett ingen branner. Nedsoting stort problem

84 84 Brann og røykutvikling

85 85 Branner i kraftanlegg - hovedsakelige årsaker Isolérolje brenner etter forutgående oljedampeksplosjon Lysbue starter brann direkte i brennbart materiale Brann oppstår som følge av varmgang i komponenter og overgangsmotstand i kabeltilkoblinger Brann oppstår ved utforsiktighet i forbindelse med varme arbeider

86 86 Vinkelsliping og sveising. Brann etter varme arbeider hyppigste årsak til branner i kraftanlegg Tiltak: Rengjøring av arbeidsstedet Tiltak: Vannslange i umiddelbar nærhet Tiltak: Isoler de nærmeste røykdetektore Eksempler på hendelser: Arbeider med vinkelsliper i Tonstad kraftverk Arbeider med vinkelsliper i Åbjøra kraftverk

87 87 Røykseksjonering Helt avgjørende for personsikkerheten

88 88

89 89 Denne opprettingen byr på store utfordringer

90 90 Prosedyrene for tetting må følges Her mangler provisorisk tetting

91 91 Korrekt tetting av gjennomføring

92 92 Antikke røykspjeld finnes ennå

93 93 Sjokkventiler i transformatorrom Ventilasjonsåpning Nyeste spjeld på kraftmarkedet

94 94 Slokking av branner

95 95 Slike anlegg må etter hvert finnes i alle stasjoner

96 96 Risiko for eksplosjoner Oljedamp sekundæreksplosjoner Lysbueeksplosjoner i tørrisolerte komponenter

97 97 Oljedamp sekundæreksplosjoner

98 98 Alvorlig transformatorhavari Spenningsoverslag vikling/kasse eller vikling/vikling. Lysbuer oppstår og brenner så lenge energi blir tilført transformatoren Lysbuen i isoléroljeutvikler meget reaktive gasser i store mengder veldig raskt. Hydrogen, Acetylen, Metan, Etylen

99 99 Alvorlig transformatorhavari Det utvikles 0,1m 3 gass per MJ (MWs) lysbueenergi Hva bidrar til lysbueenergi? Påtrykte Kortslutningsstrømmer! Lysbuevarighet! Lysbuelengde!

100 100 Nårrykerkassen? Alvorlig transformatorhavari Det er når gasstrykket blir større enn det kassen tåler

101 101 Kassen er sprengt: Alvorlig transformatorhavari Rommet utenfor fylles av de reaktive gasser og oljedamp Blandet med luft + tennkilde oppstår oljedamp sekundæreksplosjon

102 102 Alvorlig transformatorhavari Hvor stort blir eksplosjonstrykket? Trykket bestemmes av Lysbueenergi Turbulensfaktor Stokometri

103 103 Fra SEBK-prosjektet:

104 104 Hvor stort blir eksplosjonstrykket? Kan det beregnes? Tja

105 105 Modellering Beregning

106 106 Risiko for eksplosjoner og branner: Temaet er utførlig behandlet i rapporter som vil bli lagt ut på Sikkerhetstiltak mot eksplosjon og brann i kraftanlegg

107 107

108 108 Uønskede hendelser

109 109 Tonstad Maskinsal 1973

110 110 Jordslutning i bryter for utgående 22kV. Varmeutvikling fra lysbue førte til feil i styrekretser. Dette førte til at en generator matet inn på kortslutningen. Oppvarming av oljen i bærelagrene førte til oljedamp sekundæreksplosjon ved aggregatet. Totalskade på store deler av stasjonen som produserte 200GWh. Bardufoss kraftverk 1975

111 111 Verdal transformatorstasjon 19/ Fra havarirapporten: Effektbryteren på 66 kv siden av transformator T1 havarerte i alle tre faser. Det oppsto så stort innvendig trykk i bryterkamrene at ekspansjonshuset ble sprengt og olje sprøytet ut i 66 kv cellen. Det oppstod voldsom sekundær oljeeksplosjon antent av lysbue. Eksplosjonen førte ikke til brann.

112 112 Rød transformatorstasjon 18/ Konsekvensene av eksplosjon i en oljefattig bryter

113 113 Laudal kraftverk 2003 Havari i tørrisolert transformator Virkningene av lysbuen

114 114 Uvdal kraftverk i 1996 og 1997 Transformatorkassen sprengt

115 115

116 116 Rød transformatorstasjon 18/7 2000

117 117

118 118 Se hva en oljedamp sekundæreksplosjon er:

119 119

120 12 0 Transformatorbrannen i Finnfjordbotten 1992 En overspennings- avlederfikk overslag og lysbue. Varme metalldeler falt ned på trafoens gjennomføring. Det oppsto oljelekkasje og oljebrann

121 Driva Kraftverk i 1999

122 122 Lysbueeksplosjon i SF6 brytere

123 123 Såkalte besøksstasjoner

124 124

125 125

126 126 Rømning

127 127 Her går det ikke an å rømme

128 128 Ingen rømningsvei

129 129

130 130

131 131 BRANNFORUM Årlig konferanse om Brannvern og sikkerhet i kraftanlegg Arrangeres hvert år i februar siden Siste gang i Sandefjord med 153 deltagere.

132 132 Organ for Brannforum: Utkommer 2 ganger per år

133 133 BRANNFORUM februar i Kristiansand (Clarion Ernst Hotell) Med Agder Energi som Vertsselskap De som ønsker mer informasjon sendt interessemelding til Ole A. Westberg oaw@oaw.no

134 134 Så langt min presentasjon