Analise van Abnormale Oorsake van Hoogspanningskabel-grondsluiting-sirkulasie en Tipegevalle

I. Inleiding tot Kabel Grondlusstroom

Kabels van 110 kV en hoger gebruik 'n enkelkernstruktuur. Die wisselende magneetveld wat deur die werksstroom gegenereer word, veroorsaak 'n spanning op die metalliese omhulsel. As die omhulsel 'n geslote sirkel deur die grond vorm, sal 'n grondlusstroom op die metalliese omhulsel vloei. 'n Te hoë grondlusstroom (lusstroom wat 50 A oorskry, meer as 20% van die laai stroom, of 'n verhouding van maksimum- tot minimum-fasestroom groter as 3) beïnvloed nie net die kabelvermoë en lewensduur, maar ernstige warmte van die stroom kan gronddrae of grondkassies brand. Indien sulke probleme nie vinnig reggestel word nie, kan dit ernstige elektrisiteitsnetongelukke veroorsaak.

II. Faktore wat Kabel Grondlusstroom Beïnvloed

Die hooffaktore wat kabel grondlusstroom beïnvloed, is as volg:

• Kontakweerstand van die KabelSlegte las of swak verbinding wat die kontakweerstand in een fase verhoog, sal die grondlusstroom in daardie fase beduidend verminder. Die lusstromme in die ander twee fases verminder egter nie noodwendig ooreenkomstig. Soos die weerstand toeneem, verminder die totale grondstroom ook nie noodwendig nie.

• GrondweerstandSoos die som van die grondweerstand en die aarde terugloop weerstand toeneem, verminder die grondlusstroom in elke fase. Oormatig hoë grondweerstand kan egter swak kontak by die grondpunt veroorsaak, wat warmte en kragverlies lei.

• Kabel GrondmethodeOm die geïnduseerde spanning op die metalliese omhulsel van die kabel te beperk, gebruik hoëspanningskable tipies grondmetodes soos enkele punt gronding, beide-einde gronding, of kruisbinding vir die omhulsel of skerm. Vir langer hoëspanningskabellyne is die kruisbindingsmetode effektief om grondlusstroom te beperk.

Hieronder, is Ia, Ib, en Ic die stroomwaardes wat deur die metalliese omhulsels van die A, B, en C fase hoëspanningskabels vloei, onderskeidelik; Ie is die stroom wat deur die aarde terugloop pad vloei; Rd is die ekwivalente weerstand van die aarde terugloop pad, en Rd1 en Rd2 is die grondweerstande aan albei ende van die kabelomhulsel. Onder normale omstandighede kan die werksstromme van die driefasekabels as gelyk in grootte aangeneem word. Deur die faseverskil tussen die driefase-stromme te gebruik, kan die geïnduseerde spannings op die metalliese omhulsels binne 'n volledige gekruiste gebonde afdeling gekanselleer word, en dus die doelwit van grondlusstroomvermindering bereik.

(1) Kabel Segment Lengtes, Kabel Rangskikkingsmetodes, en Faseafstand

Kabels gebruik algemeen 'n gekruiste grondmethode om grondlusstroom te verminder. In ingenieurspraktyk vir kabelleidingsinstallasies is dit algemeen dat individuele segmente van omhulsel kruisbinding verskillende lengtes en rangskikkingskonfigurasies het. Onder dieselfde geleiderstroom, is die geïnduseerde spanning op die metalliese omhulsel per eenheid lengte vir horisontaal of vertikaal gerangskikte kabels hoër as vir kabels in 'n reguit driehoekige konfigurasie. Daarom, in ongelyke-lengte segmenteerde kabels, help die gebruik van die driehoekige rangskikking (wat 'n laer geïnduseerde spanning produseer) vir langer kabelsektore en die horisontale of vertikale rangskikking (wat 'n hoër geïnduseerde spanning produseer) vir korter sektore om die algehele geïnduseerde spanning in die langer segmente te verminder. Deur die rangskikking van elke sub-segment behoorlik te kies, kan die spanningsonbalans veroorsaak deur verskille in kabelleenge balanseer, en dus die omhulsel lusstroom verminder.

III. Analise van Abnormale Kabel Grondlusstroom

'n Transposisiefaal sal lei tot die verlies van 'n stroomvektor in een rigting, wat 'n beduidende toename in omhulsel grondstroom veroorsaak, wat uiteindelik tot operasionele fouters kan lei. In verskillende transposisiefaalsituasies, verskil die grootte en fase van die driefase-strome aansienlik. 'n Transposisiefaal word tipies gekenmerk deur twee fases met relatief soortgelyke grondstromme, terwyl die stroom in die ander fase beduidend kleiner is—gewoonlik ongeveer half van die kleinste grondstroom in die ander twee fases.

(1) Water Ingang in die Kas

Wanneer water in 'n gekruiste binding kas ingaan, skep die water binne 'n lae grondweerstand, en die verbinding tussen die interne en eksterne water verskaf effektief 'n direkte grondpad vir stroom. Soos in die figuur hieronder getoon, vind 'n direkte grond plaas by punt a, b, of c.

Langdurige reënval kan lei tot langtermyn waterakkumulasie in kabelgreep kruisbindingkasse. Veral wanneer albei kasse oorvloei, kan die grondstroom maklik honderde amperes bereik, wat 'n plotselinge toename in omhulselstroom en 'n vinnige styging in interne kabeltemperatuur veroorsaak. Wanneer slegs een kas oorvloei, wys die driefase-strome in die beïnvloede lus min verskille en neem ongeveer 2,5 keer toe in vergelyking met normale, nie-fouttoestande.

(2) Koaksiale Kabelbreuk

Lyne wat kruisbinding-gronding gebruik, is gewoonlik langer as 1 km. As die koaksiale kabel breek, kan 'n spanning van meer as honderd volt by die breekpunt gegenereer word, wat 'n beduidende bedreiging vir die lyn vorm. Dit verhoed ook dat die geassosieerde metalliese omhulsels 'n geslote lus kan vorm, waardoor die lusstroom in die omhulsel gestop word.

IV. Tipiese Gevallestudies van Abnormale Kabel Grondlusstroom

'n Sekere 110 kV lyn is 'n hibriede bo-oppervlak-kabellyn. Die kabelmodel is YJLW03-64/110-1×800 mm². Die lyn is in September 2014 in diens gestel en is ongeveer 1220 meter lank. Op 27 Desember 2016, is die kabelgrondstelsel gewysig om 'n kruisbinding-grondmethode te gebruik. Die volledige gekruiste gebonde afdeling bestaan uit die transformatorhuis, Kas #1, Kas #2, en die buite transmissietoring. Kas #1 en Kas #2 is kruisbindingkasse, terwyl alle ander punte direk geground is. Die gemeet grondlusstroomresultate word hieronder getoon:

Volgens klousule 5.2.3 van Q/GDW 11316 "Power Cable Line Test Regulations": die verhouding van grondlusstroom tot laai stroom moet minder as 20% wees; die verhouding van die maksimum tot minimum enkele fase grondlusstroom moet minder as 3 wees. Wanneer die laai stroom 57.8 A is, oorskry die omhulselstromme van fase A, B, en C by die transformatorhuis se direkte grondkas, Kas #1, en Kas #2 almal die vereistes soos in die voorskrifte spesifiseer. Verder is die verhouding van die maksimum tot minimum enkele fase grondlusstroom (37.6/9.7 = 3.88) ook groter as 3.

Gebaseer op die analise van die gemeet grondlusstroomdata in die tabel hierbo: die A-fase grondlusstroom in Manhole #1 is 38.2 A, wat ooreenstem met die C-fase grondlusstroom van 37.6 A in Manhole #2; die B-fase grondlusstroom in Manhole #1 is 28.5 A, wat ooreenstem met die A-fase grondlusstroom van 32.7 A in Manhole #2; die C-fase grondlusstroom in Manhole #1 is 10.2 A, wat ooreenstem met die B-fase grondlusstroom van 9.7 A in Manhole #2. Die driefase grondlusstromme vloei deur die volgende paaie: die A-fase grondlusstroom vloei nie deur die B-fase pantser, die B-fase grondlusstroom vloei nie deur die C-fase pantser, en die C-fase grondlusstroom vloei nie deur die A-fase pantser, soos in die figuur en tabel hieronder getoon.

Ter plaatse inspeksie het bewys dat die interne kruisbinding konfigurasie in die grondkas van Kabel Onderhou Manhole #1 "ABC to BCA" is, met fasevolgorde A, B, C. Die interne kruisbinding konfigurasie in die grondkas van Manhole #2 is "ABC to CAB", ook met fasevolgorde A, B, C. Geen tekens van vochtigheid of brandskade is op die kabelomhulsel beskermers of isolerende komponente gevind nie. Dit word onderskeidelik in die figure hieronder getoon:

Dus, die oorsaak van die abnormale grondlusstroom in hierdie 110 kV XX lyn kabelafdeling is verkeerde bedraading van die koper busbars binne die kruisbindingkasse, wat verhoed het dat die kabel buitesteunplante werklike kruisbinding kon bereik. Dit het gelei tot 'n oormatige grondlusstroom in die plaaslike kruisgebonden afdeling.

Na die regstellende van die bedraadingskonfigurasie, voldoen die kabel se grondlusstroom aan die vereistes van Q/GDW 11316-2014 "Power Cable Line Test Regulations".