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北京储能电站“4•16”火灾爆炸事故调查鉴定分析过程摘要
来源:天纵鉴定 | 作者:SKYLABS | 发布时间: 1342天前 | 2698 次浏览 | 分享到:

天纵鉴定(SKYLABS)注意到,昨天北京市应急管理局正式公布了北京大红门储能电站起火爆炸事故的调查结果。事故直接原因指向了磷酸铁锂电池的内短路故障,进而引发的电池热失控起火天纵君摘取了事故报告中部分分析鉴定过程,分享给读者。

2021年4月16日中午,北京丰台南四环某家居市场内的一个储能电站突发大火,快到17日凌晨,明火才被彻底扑灭。据通报,此次火灾造成1值班电工遇难、2名消防员牺牲、1名消防员受伤,火灾直接财产损失1660.81万元。发生事故的储能电站于前年投用,主要用于该家居市场和周边商户供电,并可提供新能源车充电服务。

事发项目电气系统分为直流侧和交流侧,通过功率变换系统(PCS)实现交流电与直流电的双向转换。交流侧主要有市电、集美家居大红门店商户;直流侧主要有光伏发电设备、储能设备和充电桩。日间,光伏发电设备优先向集美家居大红门店商户供电,多余电量可向储能设备、充电桩供电,储能设备也可向商户供电;上述光伏及储能设备不能满足用电需求时,也可直接使用市电。夜间,储能电池、充电桩使用波谷电价充电。

事故发生后北京市组织多领域专家成立了调查组,对事故原因开展技术分析。调查组通过现场勘查、检测鉴定、仿真模拟、专家论证等,查明了事故经过和原因,认定了事故性质和责任。

一、现场勘验情况

经消防救援机构现场勘验,南楼西电池间电池柜整体过火,南侧西向东数第5组电池柜正上方房顶被烧开裂,顶部楼板混凝土部分缺失,该电池柜区域有最初起火特征。结合相关证人指证,认定南楼起火部位位于西电池间南侧西向东数第5组电池柜北端电池簇,自下而上第8-10层电池模组处。

北楼储能室东西两侧墙体被炸毁并向外飞出,南侧所有窗户玻璃被摧毁,上方楼板部分塌落;室内储能变流器及控制柜、电池柜整体向南倾倒;西向东数第2组电池柜下端变形最重,电池柜底座与电缆管沟(连通处未见封堵)的钢质横梁向上弯曲程度较其他3组电池柜严重。现场提取检查的该区域电池柜7簇电池管理系统中,西向东数第3簇电池管理系统内的元器件散落移位、正负极继电器已脱落且盖板缺失,较其它6簇损毁严重,认定该处为最初点火源位置。

南北楼之间的室外地下电缆沟沟底有少量存水,沟内有烟熏痕迹,底部沉积油状残留物;电缆沟内部分电缆表面有过火痕迹;电缆沟北端与北楼电缆管沟之间封堵不严、有缝隙,南端与南楼电缆夹层之间未见封堵。

二、检测鉴定情况

经应急管理部消防救援局天津火灾物证鉴定中心鉴定,南楼起火部位第9层电池模组的负极接线柱向内数第五排最内侧电池单体发生内短路故障;该电池为方形电池,电极材料符合磷酸铁锂电池特征。

经北京市理化分析测试中心检测,电池供应商提供的南楼同型号电池电解液主要成分为碳酸甲乙酯、碳酸亚乙酯和含磷无机盐组成的混合物;在室外地下电缆沟内土壤(泥状)检出碳酸甲乙酯,气体检出碳酸甲乙酯及苯系物等挥发性有机化合物。

三、实验分析与仿真模拟情况

经清华大学车辆与运载学院电池安全实验室对南楼最先发生故障的方形电池进行实验分析,该电池失控会产生喷射物,主要为碳酸甲乙酯蒸汽和氢气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳等。

经中国建筑科学研究院建筑防火研究所进行烟雾仿真模拟:南楼起火后,现场产生的烟雾混合物(含未充分燃烧的磷酸铁锂电池热失控喷射产物)可通过室外地下电缆沟进入北楼室内电缆管沟。北楼爆炸前易燃易爆气体浓度约为31%,总量不少于280立方米。

经北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室对爆炸过程进行仿真模拟:当北楼内易燃易爆组分(氢气、甲烷、一氧化碳、碳酸甲乙酯等)达到200立方米,并遇北楼储能室内点火源起爆,仿真模拟得到的爆炸破坏场景与事故现场相符,爆炸当量为26千克TNT。

四、专家论证分析情况

结合调查询问、现场勘验和物证鉴定等分析,南楼电池热失控起火系西电池间内的磷酸铁锂电池发生内短路故障所致。

结合现场视频、现场勘验和物证鉴定等分析,北楼爆炸符合体积爆炸特征,认定爆炸性质为气体爆炸;北楼发生爆炸的物质为南楼磷酸铁锂电池热失控喷射产物中的易燃易爆成分与空气混合形成的爆炸性气体;起爆点位于北楼储能室内,排除人员活动产生火源、电池热失控点火的因素,认定点火源为储能室内产生的电气火花。

经分析,含有磷酸铁锂电池热失控喷射产物的烟雾从室外地下电缆沟扩散至北楼内,进入高压(标称720伏)直流带电状态的电池系统,导致继电器(位于电池柜底部)动作产生电气火花。

五、事故直接原因

调查组根据消防救援机构现场勘验、检测鉴定、实验分析、仿真模拟和专家论证情况,综合分析发生事故的直接原因为:南楼起火直接原因系西电池间内的磷酸铁锂电池发生内短路故障,引发电池热失控起火。北楼爆炸直接原因为南楼电池间内的单体磷酸铁锂电池发生内短路故障,引发电池及电池模组热失控扩散起火,事故产生的易燃易爆组分通过电缆沟进入北楼储能室并扩散,与空气混合形成爆炸性气体,遇电气火花发生爆炸。

六、事故性质

鉴于上述原因分析,根据国家有关法律法规规定,调查组认定,丰台区“4·16”较大火灾是一起责任事故。