Feilene i 66 kv nett under Minne og Frogner den Kjetil Ryen Nettutbygging, Stasjoner, Transformatorer, BST

Transkript

1 Feilene i 66 kv nett under Minne og Frogner den Kjetil Ryen Nettutbygging, Stasjoner, Transformatorer, BST

2 TIRSDAG 25. JANUAR 2011, RETT FØR KLOKKA oktober

3 KABELEN BLE SKADET VED AT GRAVEENTREPRENØREN ENGASJERT AV FLYPLASSEN BENYTTET TELEPIGG OG PIGGET SEG GJENNOM BETONGKANALEN OG DERETTER INN I KABELEN. DEN BLE ALTSÅ IKKE KAPPET TVERS OVER, MEN ISOLASJONSSYSTEMET BLE SÅPASS SKADET AT KABELEN HADDE EN STÅENDE JORDFEIL ETTER SKADEN SÅ LENGE KABELEN VAR SPENNINGSATT. 17. oktober

4 17. oktober

5 17. oktober

6 17. oktober

7 17. oktober

8 Frogner transformatorstasjon 420 kv 300 kv! T41 T31 T51 66 kv

9 Minne, før feil Transformator T6 var koplet mot 66kV samleskinne B Før feil: T6 var tilkoplet 66kV samleskinne B og hadde en last på ca. 60MW mot Hafslund s 66kV nett. Kl. 15:22 (tid 0): Gravemaskin forårsaker jordfeil i fase L2 mellom Garder og Gran (jordfeilstrøm ca. 30A) 60 MW Kommentar: I denne type nett skal enkle jordfeil normalt kun meldes og seksjoneres vekk fra driftsentral. 30 MW 30 MW L2-J 17. oktober

10 Minne Overslag til jord også i fase L1 Etter 1,9 s: Vern på linje Gjestad 2 gir frakopling (tilsynelatende uønsket). Etter 44,478 s: Det oppstår forbindelse til jord i spenningspåkjent fase L1 på 66kV-side av T6. (Mistanke om feil i overspenningsavleder) L1-J Etter 44,501 s: Differensialvern for T6 gir (korrekt) utkommando. L2-J 17. oktober

11 Minne Spenningsløst 66kV nett mot Hafslund Etter 44,548 s: T6 er frakoplet nettet og underliggende 66kV nett er spenningsløst. Jordfeilen er fortsatt tilstede, men ikke spenningssatt Hafslund starter med omlegging av 66kV nettet. Bryter i Garder mot Minne legges ut 1 min og 56 s. etter utfall av T6 blir bryter i Gran mot Garder lagt inn. Jordfeilen blir dermed spenningssatt fra Frogner-nettet. L2-J 17. oktober

12 Frogner kl. 15:25:28 Jordfeil på avgang Gjestad 1 Tid = 0 ms: Hafslund spenningssetter Garder fra Gran Jordfeilen kommer nå inn i Frogner-nettet. Jordfeilretningsreleer melder jordfeil på avgang Gjestad 1 L2-J 17. oktober

13 Frogner kl. 15:25 Jordfeil på avgang Gjestad 1 L1-J 680 ms: Overslag til jord i kabel-endemuffe fase L1 på 66kV-side av T31. Vi har dermed en 2 polet kortslutning via jord (ca. 3,2kA) 709 ms (+29 ms): Differensialvern for T31 gir (korrekt) utkommando L2-J 17. oktober

14 Frogner kl. 15:25 Jordfeil på avgang Gjestad 1 9 ka L1-L2-J 9 ka 734 ms: T31; før bryterne er ute oppstår overslag også til nærliggende kabel-endemuffe i fase L2. Betydelige kortslutningsstrømmer fra T31, T41 og T51. L2-J 17. oktober

15

16 T oktober

17 Frogner kl. 15:25 Jordfeil på avgang Gjestad ms: Effektbrytere for T31 er ute. 66kV nettet vender tilbake til tilstand med enkel jordslutning i fase L2. Etter utfall er T41 tilkoplet friskt nett på 66B mens T51 er innkoplet mot jordfeilen via samleskinne A. L2-J 17. oktober

18 MEN PÅ T oktober

19 Frogner kl. 15:25 Jordfeil på avgang Gjestad 1 L1-J 761 ms: T51; Det oppstår indre overslag i spenningspåkjent fase L1. L2-J 786 ms (+25 ms): T51; Differensialvern for T51 gir (korrekt) utkommando. 793 ms (+32 ms): Effektbryter i Gran mot Garder faller for distansevern. 829 ms (+43 ms): Effektbryter T51 66kV side ute, 54ms (+97 ms) senere også 420kV-side. 17. oktober

20 Frogner kl. 15:25:28 Jordfeil på avgang Gjestad ms (+132 ms): Gassvakt T51 gir frakopling. Brytere er da allerede ute 1080 ms: Avgang 66Gj1 og 66Gj2 faller korrekt for underfrekvensvern. 17. oktober

21 Frogner kl. 15:25:28 Jordfeil på avgang Gjestad 1 Sluttbildet: T41 med forsyning mot resterende 66kV avganger på samleskinne B. Etter inspeksjon, ble T31 deblokkert kl. 16:01 og lagt i normal drift kl. 16: oktober

22 Minne 3. innkopling av jordfeil ved Garder Etter tidligere utfall i Minne og Frogner ble driften i Minne lagt om. 66kV avgang Gjestad 2 og Garder 1 ble spenningssatt fra samleskinne 66A med forsyning fra 132/66kV transformator T :12 (22 min etter utfall i Frogner) Effektbryter M1E i Garder mot Minne ble lagt inn. Minne melder jordfeil ssk A og jordfeil retning forover på Garder1 og bakover på Gjestad :43: Effektbryter H1E i Gran mot Hovindmoen/Gjestad legges ut. Dette har ingen effekt :56: Effektbryter G1E i Garder mot Gran legges ut og jordfeilmeldinger opphører (jordfeilvarighet ca 44 sekunder) 17. oktober

23 Frogner kl. 02:33:25 ny feil på 66 T31 L1-J Tid = 0 ms: Jordfeil fase L1 oppstår på kabel endemuffe på 66kV-side av T31. Alle jordfeilimpulsreleer indikerer jordfeil i bakoverretning (gule piler) 17. oktober

24 Frogner kl. 02:33:25 ny feil på 66 T31 L1-J L2-J 384 ms: Det har oppstått overslag fase L2-J ute i nettet tilknyttet avgang Lystad 1. Differensialvern for T31 løser (korrekt) ut. 399 ms: Distansevern på 66kV-side av T31 gir også (korrekt) utkommando. 17. oktober

25 Frogner kl. 02:33:25 ny feil på 66 T31 L1-J L2-J 428 ms: Brytere på T31 (begge sider) ute. På avganger tilknyttet ssk 66A står fortsatt jordfeil i fase L2 på 544 ms: Lysbue i jordfeil i fase L2 slukker. Nettet svinger seg inn til normale fase-jord spenninger. 739 ms: Avgang Gjestad 1 og Gjestad 2 faller korrekt for underfrekvensvern. Kl. 02:33:28: Produksjon fra Rånåsfoss og Lystad faller ut. Samleskinne 66A blir spenningsløs. 17. oktober

26 Frogner Endemuffer 66kV-side av T31 03:07:31: Transformator T31 spenningssettes igjen fra 420kV-side. 03:14:34 Transformator T31 blir lagt ut igjen. Synlige skader oppdaget på endemuffe i fase L1 på 66kV-side. T31 66kV kabel endemuffer 17. oktober

27 Hendelsen i Frogner - oppsummering 25.1 kl 15.23: 66 kv kabel til Hafslund skades på Gardermoen T51(1974) 420 / 66 kv 160 MVA transformator i Frogner havarerer Ingen flere indikasjoner på feil og Statnetts regionsentral får gjenopprettet forsyning til alle ca kl med transformatorene T41 og T31 i Frogner kl 2.33: T31(1987) 420 /66 kv 160 MVA i Frogner faller ut, legges inn igjen og ut da det ble identifisert feil på 66 kv kabelendemuffe nær transformator T31. Kun transformator T41(1977) 420/66 kv 160 MVA var nå tilgjengelig for belastning. Denne ble lastet opp med ca 200 MW, men dette var ikke tilstrekkelig for å dekke behovet for Hafslund på 66 kv. Sonevis utkobling av forbrukere måtte innføres. Omtrent kl ble det oppdaget at en kabelendemuffe til transformator T41 var rensket for porselen, men fortsatt i drift!

28 EN LITT TRIST T

29 Beredskapshåndtering: Påkallingsvakter rykket ut til Frogner og Minne. Driftsleder, Beredskapsleder og kommunikasjonsavdeling i beredskap Beredskapsplan for Driftsområde Sør ble iverksatt. Beredskapsgruppen hadde følgende fokus: Gjenoppretting av forsyning i Frogner, Reparasjon, Transformatorflytting og øvrige mulige tiltak

30 Beredskapshåndtering T51 og T31 ble undersøkt med måleinstrument (Kelman Oljeanalyse): T51 (Lysbue med papir involvert-> Viklingskortslutning) T31 og T41 ble konstatert feilfrie Reparasjon av kabelendemuffe T31 ble gjennomført Utkobling på natt (3 netter) En kabelskjøt og en kabelendemuffe ble satt på. Reparasjon av kabelendemuffe for T41 ble gjennomført i helgen Utkobling på natt Startet umiddelbart arbeid med demontering av transformator T51 og forberedelse for utflytting av denne

31 Beredskapshåndtering: Besluttet at T51 må erstattes med T6 (300 / 66 kv) transformator i Smestad. Denne kobles inn i eksisterende felt for kondensatorbatteri. Auto 420/300 kv som står i Drammen kan ikke benyttes da den er for høy for Operatunellen ("Vålerengatunellen") som har laveste punkt (4,6 m høyde) ved utløpet mot Etterstad, autotransf er 4,67 m høy. Bruker et 300 kv felt for et kondensatorbatteri. Ekstra tiltak etablert i løpet av 4 dager: 300 kv ledningen Minne-Frogner driftes på 66 kv. Forsyningen intakt med transformator T31 og T

32 Frogner med reservedrift ved sammenlooping Gotland/Gjestad og Minne Frogner 300 kv Minne-Frogner spenningssatt med 66 kv til utkoblet og sperret 300 kv felt. Looper klar for tilkobling rett ned fra 300 kv Minne-Frogner til 66 kv Frogner Gotland/Gjestad 1 eller 2 T41+T31 (forhåpentligvis) 66A: 1-2*160 MW normaldrift 66 kv Frogner (resten) 66B: Reserve 100 MW radialdrift fra 66 kv Minne ved feil på 2 trafoer (f.eks Lystad, og Rånåsfoss)

33 Ytterligere tiltak i Frogner og Minne: Tilstandskontroll av kabelendemuffene i Frogner og Minne Termovisjon og partiell utladningsmåling er foretatt Mulig utskifting av avledere i Minne Forespørsel på nye omkoblbare transformatorer 420/66(132) kv til erstatning for T51, parallelt med undersøkelser hos ABB i Drammen. Avklare mulig reparasjon av T51 for reserve. Langt billigere med ny enn å reparere gammel T51 som ble skrotet

34 T51 66 kv fase A Overslag. Faseuttak. Draw-rod. 66 kv nøytralpunk t. 17. oktober

35 MYE PRAT OG SNAKK 17. oktober

36 17. oktober

37 17. oktober

38 EN NYDELIG "FREE FORM" BUCKLING 17. OKTOBER

39 RYEN-KOMMISJONEN 17. oktober

40 INNHOLD HAVARIRAPPORT 1. Feilforløp og relévern 2. Komponent kabelendeavslutning 3. Komponent avledere 4. Komponent transformator 5. Komponent kabel 6. Preventivt vedlikehold 7. Simuleringer 8. Vedlegg 8.1 RCM-analyse Frogner stasjon, PEX-kabler 17. oktober

41 KABELENDEMUFFER BLE UNDERSØKT HER FRA MINNE 17. oktober

42 17. oktober

43 KABELDON KABELENDEMUFFER KAN VANSKELIG KONTROLLERES 17. oktober

44 "MUFFETØRK": SEKS UTSKIFTEDE KABELENDEMUFFER NEXANS ETPU BLE UNDERSØKT 17. oktober

45 PÅKJENNINGER TransiNor Helge Johansen 17. oktober

46 PÅKJENNINGER TransiNor Helge Johansen Referanse: 1.0 p.u. = kv = 66 kv * 2 / 3, fasespenningens amplitudeverdi. Beregningene viser transiente overspenningsnivå 127 kv (2.4 p.u.) kv (2.7 p.u.). En verste tilfelle situasjon i Frogner kan gi 161 kv (3.0 p.u.) 66 kv avledere i Minne (T6) og Frogner (T31, T41,T51) har til sammenligning en "knespenning" på henholdsvis 117 kv og 130 kv. IEC anbefaler en isolasjonsholdfasthet mot lynoverspenninger på 325 kv (6.0 p.u.) for U m = 72.5 kv Isolasjonsholdfastheten mot koblingsoverspenninger kan antas å være cirka 80% av dette, det vil si 260 kv (4.8 p.u.). Hvis det i tillegg forutsettes en beskyttelsesmargin på 15%, bør koblingsoverspenningsnivået ikke overskride 225 kv (4.2 p.u.) 17. oktober

47 TRANSFORMATOR-ABBs VURDERINGER Om man regner om høyspent sidens feilstrøm inn i lavspent viklingen og multipliserer med roten av 2 for å finne peak verdien så er maksimum peak verdi på strømmen i lavspent viklingen 18,7 ka. Når dette blir regnet om til magnetiske kortslutningskrefter på lavspent viklingen så har denne strømmen gitt en radiell kompressiv kraft på ca. 14 N/mm2. Kritisk verdi for denne viklingen basert på standard beregningsmetoder og normal hardhet på kobberet er 30 N/mm2. Transformatoren skulle således ha en margin på ca 115% i forhold til opplevde krefter. De kjente feilstrømmene fra feilen i januar ser ikke ut til å ha vært store nok til å ha skapt disse kreftene. 17. oktober

48 KABELANLEGG NEN fra mai 1984: Test voltage 90 kvac fase jord i 15 minutter (eller 216 kvdc). Sample test ( ca 5 m lange prøveobjekter) test spenning 108 kv i 4 timer. Impulse voltage type test: 10+ og 10- impulser etter IEC 230 (1966) med 325 kv. Etter installasjon 152 kvdc i 15 min. IEC (1993): Test voltage 82 kvac i 15 minutter (Uo = 36kV). IEC : Impulse voltage type test: 10+ og 10- impulser (etter IEC Ed. 1 (1966) med 325 kv (ihht Table 4, Column 8). Deretter: Test voltage 2,5 U 0 ac fase jord i 15 minutter ved 50 Hz, (Table 4, Column 4), 90 kv for U r = kv, alternativt U 0 i 24 timer. Etter installasjon: 72 kvac i 15 min. Det er ingen normerte prøver som tester holdfasthet i 8 timer, eller 2 timer, jfr våre isolerte nett og kravene i FEF. 17. oktober

49 OVERGANGSMOTSTAND PÅ FEILSTED 17. oktober

50 KONKLUSJONER Svekkede kabelendeavslutninger tålte ikke påkjenningene på grunn av fuktighet. Transformatoren havarerer av ukjent årsak, indre overslag muligens grunnet svekket isolasjonspapir sammen med en noe uheldig konstruksjon (men jeg vet ikke om Håkon Eng er enig i med meg ). Er bucklingene en eldre skade? Ingen forklaring Nye kabeltester for PEX-kabler og endeavslutninger i isolerte nett bør utvikles. 17. oktober