Kõrgepingejuhe maandamise ringluse ebakindlate põhjuste analüüs ja tippide juhtumid

I. Kaabel maandusringjoone ströömi ülevaade

Üle 110 kV tõkkega kaabeld kasutatakse ühejuhuline struktuur. Töövoolu poolt tekitatud võnkuv magneetväli tekitab metallilise kuju peal pinge. Kui kuju moodustab linnaku kaudu suletud ringi, siis metallilise kuju peal voolab maandusringjooneline ström. Liiga suur maandusringjooneline ström (üle 50 A, rohkem kui 20% töövoolust või maksimaalse ja minimaalse faasi ströömi suhe üle 3) mõjutab mitte ainult kaabele kapasitati ja töötamisaega, vaid tugev küünmine võib põhjustada maandusjuhte või maanduskastide põletumist. Selliste probleemide otsese lahendamata jätmisel võivad tekida tõsised elektrivõrgu kahjustused.

II. Kaabeli maandusringjoone ströömi mõjutavad tegurid

Kaabele maandusringjoone ströömi peamised mõjutajad on järgmised:

• Kaabele kontaktresistentsHalv toimetamine või halb ühendus, mis suurendab ühe faasi kontaktresistentsi, vähendab selles faasis maandusringjoonelist ströömi oluliselt. Siiski ei vähene muudes kahte faasis maandusringjoonelist ströömi vastavalt. Kui resistents kasvab, ei vähene kindlasti ka kokku maandusström.

• MaandusresistentsKui maandusresistentsi ja maa tagasitee resistentsi summa suureneb, siis väheneb igas faasis maandusringjooneline ström. Liiga suur maandusresistents võib aga põhjustada halba kontakti maanduspunktis, mis omakorda tekitab küünmist ja energiahävikuid.

• Kaabele maanduse meetodEt piirata kaabele metallilise kuju peale induktseeritud pinget, kasutatakse kõrgetennuse kaablitel tavaliselt maanduse meetodeid nagu ühepunktiline maandus, mõlemate otsade maandus või ristiümbritsemine kuju või ekrani jaoks. Pikkadele kõrgetennuse kaabeliteedele on ristiümbritsemismeetod tõhus maandusringjoone ströömi piiramisel.

Nende hulgas on Ia, Ib ja Ic vastavalt A, B ja C faasi kõrgetennuse kaabele metallilise kuju peal voolavad ströömid; Ie on maa tagasitee kaudu voolav ström; Rd on maa tagasitee ekvivalentne resistents, ning Rd1 ja Rd2 on kaabele kuju otsade maandusresistentsid. Tavaliselt võib eeldada, et kolme faasi kaabele töövoolud on suuruselt võrdsed. Kolme faasi ströömite faasikirja abil saab tüüpilises ristiümbritsetud osas nullida metallilise kuju peale induktseeritud pinged, nii saavutatakse maandusringjoonelise ströömi vähendamise eesmärk.

(1) Kaabele segmentide pikkused, kaabele paigutuse viisid ja faaside vahe

Kaabele kasutatakse tavaliselt ristiümbritsemismeetodit maandusringjoonelise ströömi vähendamiseks. Insenerpraktikas kaabelekanalite paigutamisel on tavaks, et ristiümbritsetud segmentide pikkused ja paigutuse konfiguratsioonid on erinevad. Samas juhtvoolu korral on horisontaalselt või vertikaalselt paigutatud kaabele ühiku pikkuse kohta metallilise kuju peale induktseeritud pinge kõrgem, kui täispinna kolmnurgaga paigutatud kaabele. Seega, erinevat pikkustega segmentides aitab pikema segmenti korral kolmnurga paigutuse (mis tekitab madalamat pinget) ja lühema segmenti korral horisontaal- või vertikaalpaigutuse (mis tekitab kõrgemat pinget) kasutamine vähendada üldist induktseeritud pinget pikemas segmentis. Sobiva subsegmentide paigutuse valimisel saab tasakaalustada kaabele pikkuse erinevustest tulenevat pingevõimu, nii vähendatakse kuju ringjoonelist ströömi.

III. Väljakutsuv kaabele maandusringjoone ströömi analüüs

Ristiümbritsemise nurjumine tuletab kaotada ühes suunas ströömi vektorit, mis põhjustab kuju maandusströömi olulise kasvu, mis võib lõpuks viia töötamishäireteni. Erinevates ristiümbritsemise nurjumise stsenaariumides on kolme faasi ströömid ja nende faaside erinevad. Ristiümbritsemise nurjumine on tavaliselt iseloomustatud sellest, et kahel faasil on suhteliselt sarnased maandusströömid, samas kui kolmas faasi ström on oluliselt väiksem – tavaliselt umbes poolikum kui kahel muul faasil esinev madalaim maandusström.

(1) Vesi konteinerisse sattunud

Kui vesi sattub ristiümbritseva ühenduskonteinerisse, loob sisemine vesi madala maandusresistentsi ja sisemise ja välise veega seotud ühendus annab efektiivselt otseste maandus tee ströömile. Joonisel näidatakse, et otseste maandus asub punktis a, b või c.

Pikaajaline sadu võib viia kaabelekanali ristiümbritsevates konteinerites vedeliku kogumiseni. Eriti kui mõlemad konteinerid on üleujutatud, võib maandusström jõuda sadade ampereni, mis põhjustab kuju ströömi kiire kasvu ja kaabele sisesoojuse tõusu. Kui üksainus konteiner on üleujutatud, on mõjutatud tsüklis kolme faasi ströömid vähegi erinevad ja suurenevad normaalsetest tingimustest umbes 2,5 korda.

(2) Koaksiaalkaabele katkeb

Ristiümbritseva maandusega joontel on tavaliselt pikemad kui 1 km. Kui koaksiaalkaabele katkeb, võib katkepunktis tekkida üle sada voltit, mis tekitab joonele olulist ohu. See takistab ka seotud metalliliste kuju sulgevat ringjoont, nii et kuju ringjooneline ström lõpetab voolamise.

IV. Väljakutsuvate kaabele maandusringjoone ströömi näited

Mõni 110 kV joon on segatüübilise õhuvaba-kaabelejoon. Kaabele mudel on YJLW03-64/110-1×800 mm². Joone käivitatud septembris 2014, on see umbes 1220 meetrit pikk. 27. detsembril 2016 muudeti kaabele maandussüsteemi ristiümbritseva maandusega. Täispinna ristiümbritsetud osa koosneb alamjaotusest, Konteiner #1, Konteiner #2 ja välise edastustornist. Konteiner #1 ja Konteiner #2 on ristiümbritsevad konteinerid, kõik muud punktid on otse maandatud. Mõõdetud maandusringjoone ströömi tulemused on järgmises tabelis:

Q/GDW 11316 "Elektrikaabelejoonte testimise reeglid" lõigus 5.2.3 sätestatakse, et maandusringjoone ströömi ja töövoolu suhe peaks olema vähem kui 20%; ühefaasilise maandusringjoone ströömi maksimumi ja minimaumi suhe peaks olema vähem kui 3. Kui töövool on 57.8 A, siis A, B ja C faaside kuju ströömid alamjaotuse otse maandatud konteineris, Konteiner #1 ja Konteiner #2 kõik ületavad reguleerimääruste nõuded. Lisaks on ühefaasilise maandusringjoone ströömi maksimumi ja minimaumi suhe (37.6/9.7 = 3.88) suurem kui 3.

Ülaltoodud tabeli mõõdetud maandusringjoone ströömi andmete analüüsi põhjal: Manhole #1 A-faasi maandusringjoone ström on 38.2 A, mis vastab Manhole #2 C-faasi maandusringjoone ströömile 37.6 A; Manhole #1 B-faasi maandusringjoone ström on 28.5 A, mis vastab Manhole #2 A-faasi maandusringjoone ströömile 32.7 A; Manhole #1 C-faasi maandusringjoone ström on 10.2 A, mis vastab Manhole #2 B-faasi maandusringjoone ströömile 9.7 A. Kolme faasi maandusringjoone ströömid voolavad järgmistes trajektides: A-faasi maandusringjoone ström ei voola B-faasi kuju kaudu, B-faasi maandusringjoone ström ei voola C-faasi kuju kaudu, C-faasi maandusringjoone ström ei voola A-faasi kuju kaudu, mis on illustreeritud järgmisel joonisel ja tabelis.

Paikanäol kontrollimisel avastati, et Manhole #1 kaabele hoolduse konteineris sisemine ristiümbritsemine on "ABC to BCA", faaside järjekord on A, B, C. Manhole #2 konteineris sisemine ristiümbritsemine on "ABC to CAB", faaside järjekord on A, B, C. Kaabele kuju kaitsekomponentidel ega isolatsiooniosadel ei leidnud niiskust ega põletumisi. Need on järgmistes joonistustes näidatud, vastavalt:

Seega, 110 kV XX joone kaabele segmentis väljakutsuv maandusringjoone ström on põhjustatud ristiümbritsevate konteinerite siseküljes olevate kupari busbaride valel ühendamisel, mis takistas kaabele kuju tegelikult ristiümbritsetuna saamast. See tõi kaasa liiga suure maandusringjoone ströömi lokaliseeritud ristiümbritsetud segmentis.

Pärast ühenduse konfiguratsiooni parandamist vastab kaabele maandusringjoone ström Q/GDW 11316-2014 "Elektrikaabelejoonte testimise reeglide" nõuetele.