ניתוח סיבות חריגות לסיבוב התאמה לאדמה של כבלים בעוצמה גבוהה ודוגמאות טיפוסיות

I. מבוא לזרם בלולת הקרקע של כבלים

כבלים בדרגה של 110 ק"ו ומעלה משתמשים במבנה חד-ליבתי. השדה המגנטי המתחלף שנוצר על ידי הזרם ההפעלה מפעיל מתח על המעטפת המתכתית. אם המעטפת יוצרת מעגל סגור דרך האדמה, זרם בלולת קרקע יזרום על המעטפת המתכתית. זרם בלולת קרקע מופרז (זרם בלולת קרקע העולה על 50 אמפר, מעל 20% מהזרם ההטענה, או יחס בין הזרם הפאזה המקסימלי למינימלי גדול מ-3) לא רק משפיע על יכולת הזרם והחיות של הכבל, אלא חימום קשה מהזרם יכול להצית כבלים או תיבות קרקעות. אי טיפוס מיידי של בעיות כאלה עשוי להוביל לתאונות חשמל חמורות.

II. גורמים המשפיעים על זרם בלולת הקרקע של כבלים

הגורמים העיקריים המשפיעים על זרם בלולת הקרקע של כבלים הם כדלקמן:

• התנגדות מגע של הכבל - ריתוך גרוע או חיבורים גרועים שמעלים את התנגדות המגע בפאזה אחת יפחיתו באופן משמעותי את זרם בלולת הקרקע בפאזה זו. עם זאת, זרמי הבלולות בשתי הפאזות האחרות לא בהכרח יפחתו בהתאם. ככל שההתנגדות עולה, זרם הקרקעות הכולל לא בהכרח יפחת גם הוא.

• התנגדות קרקעית - ככל שתמידת ההתנגדות הקרקעית והתנגדות מסלול החזר עולים, זרם בלולת הקרקע בכל פאזה יורד. עם זאת, התנגדות קרקעית גבוהה מדי יכולה לגרום למגע גרוע בנקודת הקרקעית, מה שמוביל לחימום ולבזבוז אנרגיה.

• שיטת קרקעית של כבלים - כדי להגביל את המתח המושרה על מעטפת המתכת של כבלים בלחץ גבוה, מכבלים בלחץ גבוה בדרך כלל משתמשים בשיטות קרקעית כמו קרקעית נקודתית אחת, קרקעית משני הצדדים, או קרוס-בונדינג עבור המעטפת או המסך. עבור קווי כבלים בלחץ גבוה ארוכים, שיטת הקרוס-בונדינג היא יעילה להגבלת זרם בלולת הקרקע.

בהן, Ia, Ib, ו-Ic הם ערכי הזרם הזורמים דרך המעטפות המתכתיות של כבלי הלחץ הגבוה של הפאזות A, B ו-C בהתאמה; Ie הוא הזרם הזורם דרך מסלול החזר האדמה; Rd היא ההתנגדות השקולה של מסלול החזר האדמה, ו-Rd1 ו-Rd2 הן התנגדויות הקרקע בשני קצות המעטפת של הכבל. בתנאים נורמליים, ניתן להניח כי הזרמים ההפעלה של שלושת כבלי הפאזות שווים במagnitude. באמצעות שימוש בפיזור הפאזה בין שלושת הזרמים, ניתן לבטל את המתחים המושרה על המעטפות המתכתיות בתוך מקטע קרוס-בונדינג מלא, ובכך להשיג את מטרה של הפחתת זרם בלולת הקרקע.

(1) אורכי מקטעי כבלים, שיטות 배열 של כבלים ומרחקים בין פאזות

כבלים בדרך כלל משתמשים בשיטת קרקעית קרוס-בונדינג להפחתת זרם בלולת הקרקע. בפרקטיקה הנדסית להתקנת צינורות כבלים, זה שכיח שהמקטעים הפרטיים של קרוס-בונדינג למעטפת יהיו באורכים שונים ובקונפיגורציות שונות. בהספק נוכחי זהה, המתח המושרה על המעטפת המתכתית לכל יחידת אורך בכבלים הממוינים אופקית או אנכית גבוה יותר מאשר בכבלים הממוינים בצורה משולש ימני. לכן, במקטעי כבלים באורכים שונים, שימוש באריזה משולשת (המכניסה מתח מושרה נמוך יותר) עבור מקטעי כבלים ארוכים יותר ואריזה אופקית או אנכית (המכניסה מתח מושרה גבוה יותר) עבור מקטעי כבלים קצרים יותר עוזר להפחית את המתח המושרה הכללי במקטעים הארוכים. על ידי בחירת העריכה הנכונה עבור כל תת-מקטע, ניתן להאזן את חוסר האיזון במתח הנגרם על ידי הבדלים באורכי כבלים, ובכך להפחית את זרם בלולת המעטפת.

III. ניתוח של זרם בלולת קרקע חריג של כבלים

כשל בטרנספוזיציה יוביל לאובדן וקטור זרם בכיוון אחד, מה שיגביר משמעותית את זרם הקרקע של המעטפת, מה שיכול בסופו של דבר להוביל לקשיי פעולה. בתרחישים שונים של כשל בטרנספוזיציה, גדלי הזרמים של שלושת הפאזות והפאזות שלהם משתנים מאוד. כשל בטרנספוזיציה מתאפיין בדרך כלל בשתי פאזות שיש להם זרמי קרקע דומים יחסית, בעוד הזרם בפאזה השלישית קטן משמעותית - בדרך כלל בערך מחצית מהזרם הקטן ביותר של שתי הפאזות האחרות.

(1)etration of water in the box

כאשר מים נכנסים לתיבת חיבור קרוס-בונדינג, המים בתיבה יוצרים התנגדות קרקעית נמוכה, והחיבור בין המים הפנימיים והחיצוניים מספק דרך קרקעית ישירה לזרם. כפי שמתואר בתמונה שלהלן, קרקעית ישירה מתרחשת בנקודות a, b או c.

גשמים ממושכים יכולים להוביל לאיסוף מים ממושך בתיבות קרוס-בונדינג של כבלי תעלה. במיוחד כאשר שתיהן נוצפות, זרם הקרקעית יכול בקלות להגיע למאות אמפר, מה שגורם לעליה פתאומית בזרם המעטפת וברaiseapid בטמפרטורת הכבל הפנימית. כאשר רק תיבה אחת נוצפת, הזרמים של שלושת הפאזות במעגל המושפע מראים הבדלים קלים וגדלים בערך פי 2.5 בהשוואה לתנאים נורמליים ללא תקלה.

(2) שבירה של כבל קואקסיאלי

קווים המשמשים שיטת קרקעית קרוס-בונדינג הם בדרך כלל ארוכים מ-1 ק"מ. אם כבל הקואקסיאלי נשבר, ניתן לייצר מתח של מעל מאה וולט בנקודת השבירה, מה שמאיים באופן משמעותי על הקו. זה גם מונע מהמעטפות המתכתיות הקשורות ליצור מעגל סגור, ובכך מפסיק את זרם בלולת הקרקע מלהזרום במעטפת.

IV. מקרי בוחן טיפוסיים של זרם בלולת קרקע חריג של כבלים

קו מסוים של 110 ק"ו הוא קו מעורב של כבלים ואוויר. המודל של הכבל הוא YJLW03-64/110-1×800 מ"מ². הקו הופעל בספטמבר 2014 והוא באורך של כ-1220 מטר. ב-27 בדצמבר 2016, מערכת הקרקעית של הכבל שונתה לשימוש בשיטת קרקעית קרוס-בונדינג. המקטע קרוס-בונדינג המלא כולל את תחנת הכוח, תיבה מספר 1, תיבה מספר 2 ואת המגדל החיצוני. תיבות מספר 1 ו-2 הן תיבות קרוס-בונדינג, enquanto todos os outros pontos são aterrados diretamente. Os resultados medidos do loop de corrente de aterramento estão mostrados na tabela abaixo:

לפי סעיף 5.2.3 של Q/GDW 11316 "תקנות מבחן קווי כבלים": יחס הזרם בלולת הקרקע לזרם ההטענה יהיה פחות מ-20%; יחס הזרם המרבי למינימלי של בלולת הקרקע של פאזה יחידה יהיה פחות מ-3. כאשר זרם ההטענה הוא 57.8 אמפר, זרמי המעטפת של הפאזות A, B ו-C בתיבת הקרקעית הישירה של תחנת הכוח, תיבה מספר 1 ותיבה מספר 2 כולם עולים משמעותית על הדרישות המפורטות בתקנות. בנוסף, יחס הזרם המרבי למינימלי של בלולת הקרקע של פאזה יחידה (37.6/9.7 = 3.88) גם גדול מ-3.

בהתבסס על ניתוח נתוני בלולת הקרקע המודדים בטבלה למעלה: זרם בלולת הקרקע של פאזה A בבור מספר 1 הוא 38.2 אמפר, המתאים לזרם בלולת הקרקע של פאזה C 37.6 אמפר בבור מספר 2; זרם בלולת הקרקע של פאזה B בבור מספר 1 הוא 28.5 אמפר, המתאים לזרם בלולת הקרקע של פאזה A 32.7 אמפר בבור מספר 2; זרם בלולת הקרקע של פאזה C בבור מספר 1 הוא 10.2 אמפר, המתאים לזרם בלולת הקרקע של פאזה B 9.7 אמפר בבור מספר 2. זרמי בלולת הקרקע של שלושת הפאזות זורמים דרך המסלולים הבאים: זרם בלולת הקרקע של פאזה A אינו זורם דרך המגן של פאזה B, זרם בלולת הקרקע של פאזה B אינו זורם דרך המגן של פאזה C, וזרם בלולת הקרקע של פאזה C אינו זורם דרך המגן של פאזה A, כפי שמוצג בתמונה והטבלה שלהלן.

בדיקה במקום גילתה שהקונפיגורציה הפנימית של הקרוס-בונדינג בתיבת הקרקעית של בורيانת כבלים מספר 1 היא "ABC ל-BCA", עם סדר פאזה A, B, C. הקונפיגורציה הפנימית של הקרוס-בונדינג בתיבת הקרקעית של בור מספר 2 היא "ABC ל-CAB", גם עם סדר פאזה A, B, C. לא נמצאו סימנים לחומרה או שריפה על מגיני המעטפת או המרכיבים המבודדים של הכבל. אלה מוצגים בתמונות שלהלן, בהתאמה:

לכן, הסיבה לזרם בלולת קרקע חריג בקטע הכבל של קו 110 ק"ו זה היא חיבורים שגויים של ברזי הנחושת בתיבות הקרוס-בונדינג, שהונעו מהמעטפות החיצוניות של הכבלים להשיג קרוס-בונדינג אמיתית. זה גרם לזרם בלולת קרקע מופרז בקטע הקרוס-בונדינג המקומי.

לאחר תיקון קונפיגורציית החיבורים, זרם בלולת הקרקע של הכבל עומד בדרישות של Q/GDW 11316-2014 "תקנות מבחן קווי כבלים".