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美国圣奥诺弗雷核电厂3号机组4.16kV开关柜断路器火灾

2001-02-03 · 美国 · 案例编号 #96
英文名称San Onofre Unit 3 4.16 kV Switchgear Breaker Fire
核电厂 / 机组圣奥诺弗雷核电厂3号机组
发生日期2001-02-03
国家 / 地区美国
反应堆类型PWR(CE型压水堆)
电功率1100 MW
起火部位汽轮机厂房30英尺(约9米)标高4.16kV开关柜室(非安全级电气开关室)
火灾类型电气火灾
直接原因(简述)4.16kV断路器C相主触头未完全闭合,持续电弧产生高温并引燃柜内可燃物,形成导电电离烟雾
事件经过与原因2001年2月3日,美国圣奥诺弗雷核电厂3号机组(CE型压水堆,约1100 MW)在换料大修后升功率过程中处于39%额定功率。15时14分(太平洋标准时间),在将负荷切换至机组辅助变压器时,来自机组辅助变压器的4.16kV供电断路器(编号3A0712)发生故障。该断路器为布朗·勃法瑞(Brown Boveri)HK型三极中压交流断路器,额定3000A/350MVA,已运行约25年,上次预防性维修为1997年。故障原因为其C相主触头未能完全闭合,持续拉弧并产生浓密的黑色电离烟雾。导电的电离烟雾通过柜间隔板穿线孔与电缆导管扩散至相邻柜体,短路了来自备用辅助变压器的厂外电源进线端子,造成厂外电源断路器柜门被电弧冲击波炸开、A相母线绝缘护套被吹脱,上游高压断路器跳闸切除故障,机组非安全级厂外电源全部丧失。随后反应堆跳堆、汽轮发电机跳机,两台应急柴油发电机自动启动。15时27分,因火灾持续超过15分钟,电厂宣布"异常事件"(Unusual Event,NRC四级应急分类中的最低级别)。
火灾持续时间约3小时(深位火灾,明火一度被压制后多次复燃)
灭火方式厂内消防队7分钟内到场;先经柜体通风孔喷射便携式哈龙与干粉灭火器,无明显效果;多次开启柜门时涌入空气造成复燃,每次复燃再补喷干粉;现场消防队长判断必须用水才能彻底扑灭,值长起初因母线仍带125V直流及低压交流电而拒绝,经直接沟通后批准用水,最终用水将火扑灭
损害范围4.16kV开关柜烧毁(一个汇流排及相邻多个柜体);厂外电源丧失;交流润滑油泵失电未启动,备用直流润滑油泵又因其供电断路器(GE塑壳断路器TBC 400型,250V直流)跳闸装置机械缺陷而未能启动,导致汽轮机、发电机及励磁机因润滑不足而严重损坏
放射性释放否(火灾发生在汽轮机厂房电气开关室,远离核燃料与一回路,无放射性释放)
核安全影响丧失非安全级厂外电源,反应堆跳堆、汽轮发电机跳机,两台应急柴油发电机自动启动;宣布"异常事件";安全系统可用,未发生堆芯损伤;无人员伤亡、无放射性释放
INES 等级未定级(美国按NRC应急分类定为"异常事件",无INES定级)
人员伤亡无
经济损失长期停机检修(NRC要求机组至少停运至2001年5月底,折合停堆约117天),汽轮机发电机组修复费用重大
直接原因4.16kV断路器C相主触头未完全闭合,产生持续电弧并引燃
根本原因断路器因严重烧损,触头未能闭合的根本原因无法最终确定;备用直流润滑油泵供电断路器跳闸装置存在机械缺陷(弹簧张力无法保持)未被发现;开关柜柜间隔板穿线孔未做防火封堵,使导电力电烟雾扩散导致故障扩大
整改措施NRC 发布 Information Notice 2002-01,要求各核电厂关注金属铠装开关柜故障模式与设计脆弱性,评估单一柜体电气故障向相邻柜体与母线蔓延的可能性;NRC 发布 Information Notice 2002-27,强调开关柜深位火灾的灭火要点:干粉仅能暂时隔绝空气而不降温,开门后必然复燃,须尽早决策用水扑救;同时要求改进消防指挥与主控之间的信息传递,"火焰不可见"不得等同于"火已扑灭";恢复后对直流润滑油泵断路器跳闸装置实施检查

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