Жоғары деңгейлі кабельдің жерге жолау әріптесінің аномалды себептерін талдау және типтік түсіндірмелері
I. Жердеу айналмалық ағыс туралы кіріспе
110 кВ және одан жоғары деген деңгейдегі кабелдер бір құрылымды пайдаланады. Иске қосылатын ағыс тағылған магниттік талақты қызмет етеді. Егер металл шыны жер арқылы заттардың қолданысымен ашық цикл пайда болса, металл шынында жердеу айналмалық ағыс ағысады. Ашық жердеу айналмалық ағыстың өте көп (50 А-дан астам, жүктік ағыстан 20% дан астам, немесе максималды мен минималды фазалық ағыс арасындағы қатынас 3-тен астам) өзара әсер етеді, ол не кабелдердің қабылдау қабілетін, не қызмет күнін әсер етеді, сонымен қатар ағыс нәтижесінде жарылыс жердеу сызықтары немесе жердеу куттуларын жарытуды әкелуі мүмкін. Бұл сұрақтарды уақытша шешбей қалу әрекеттерге әкелуі мүмкін.
II. Кабелдердің жердеу айналмалық ағысына әсер ететін факторлар
Кабелдердің жердеу айналмалық ағысына әсер ететін негізгі факторлар төмендегілер:
Кабелдің контактты резистансыЖаман жабыстыру немесе жаман байланыс үшін бір фазада контактты резистанс арта туралы, ол фазада жердеу айналмалық ағыс азайады. Бірақ, басқа екі фазадағы айналмалық ағыстар да әдетте сәйкесінше азайбайды. Резистанс артқан сайын, жалпы жердеу ағысы да әдетте азайбайды.
Жердеу резистансыЖердеу резистансы мен жер арқылы қайту жолының резистансының қосындысы артқан сайын, әр фазадағы жердеу айналмалық ағыс азайады. Бірақ, өте жоғары жердеу резистансы жердеу нүктесіндегі жаман контактқа әкелуі мүмкін, ол жарылысқа және энергия жеңілдігіне әкеледі.
Кабелдердің жердеу ықтималдығыМеталл шынында индуцирленген напряжение шектеу үшін, жоғары вольтты кабелдер бір нүктеде, екі ұшында немесе экранда кросс-бондталған жердеу ықтималдылығын қолданады. Ұзақ жоғары вольтты кабел сызықтары үшін, кросс-бондталған ықтималдылық жердеу айналмалық ағысты шектеуге әсерлі болады.
Бұл ішінде, Ia, Ib және Ic - A, B және C фазалы жоғары вольтты кабелдердің металл шынында ағыс салыстырылған мәндері; Ie - жер арқылы қайту жолындағы ағыс; Rd - жер арқылы қайту жолының тең қarama-қарт резистансы, Rd1 және Rd2 - кабел шынының екі ұшындағы жердеу резистансы. Нормалды жағдайда, үш фазалы кабелдердің иске қосылатын ағыстары тең болады. Үш фазалы ағыстардың фазалық айырмашылығын қолдану арқылы, толық кросс-бондталған бөлікте металл шынында индуцирленген напряжение алып тасталады, сондықтан жердеу айналмалық ағысты азайту мақсаты қамтамасыз етіледі.
(1) Кабел бөліктерінің ұзындығы, кабелдің орналасу ықтималдылығы және фазалық аралық
Кабелдер жалпы тағылған жердеу ықтималдылығын азайту үшін кросс-бондталған жердеу ықтималдылығын қолданады. Инженерлердің практикасында кабел жолдарының орналасуында, кросс-бондталған шынының әр бөлігінің ұзындығы және орналасу конфигурациясы әртүрлі болады. Бірдей проводчик ағысымен, горизонтальды немесе вертикальды орналасқан кабелдердің бір біріне тең ұзындығына қатысты металл шынында индуцирленген напряжение бір ұшақ үшбұрыштық орналасқан кабелдерден жоғары болады. Сондықтан, теңсіздік ұзындығындағы кабел бөліктерінде, ұзын ұзындықтың үшбұрыштық орналасуы (индуцирленген напряжение төмен) және қысқа ұзындықтың горизонтальды немесе вертикальды орналасуы (индуцирленген напряжение жоғары) қолдану, ұзын ұзындықтардағы жалпы индуцирленген напряжение азайтады. Аралық ұзындықтың әр бөлігінің орналасуын тиімді таңдап, кабел ұзындығының айырмашылығынан туындайтын напряжение айырмашылығын теңестіруге болады, сондықтан шынының айналмалық ағысы азайады.
III. Кабелдердің жердеу айналмалық ағысының аномалиясының талдауы
Транспозициялық қате қандай бір бағыттағы ағыс векторын жоюына әкеледі, бұл металл шынындағы жердеу ағысын өсуе әкеледі, ол соңында қызметте қателерге әкелуі мүмкін. Қатал транспозициялық кезінде, үш фазалы ағыстардың өлшемдері мен фазалары зыянды өзгереді. Транспозициялық қате әдетте екі фазадағы жердеу ағыстары ұқсас болғанда, басқа фазадағы ағыс өте аз болады - әдетте басқа екі фазадағы ең аз жердеу ағысының жартысына қарай болады.
(1) Куттың ішіне су енгізу
Егер кросс-бондталған байланыс кутының ішіне су кірсе, кут ішіндегі су төмен жердеу резистансын жасайды, ал ішкі және сыртқы су арасындағы байланыс ағыс үшін тікелей жердеу жолын береді. Төмендегі суретте көрсетілгендей, a, b немесе c нүктелерінде тікелей жердеу пайда болады.
Узун жылдың жауында кабел траншеясының кросс-бондталған куттарында су ұстауы мүмкін. Егер екеуі де куттар суға қатысты болса, жердеу ағысы қызығысыз өнері сот амперге жетеді, ол металл шынындағы ағысты тез өсіреді және ішкі кабел температурасы тез өседі. Егер тек бір кут суға қатысты болса, әсерді таңдаған айналмалықтағы үш фазалы ағыстарда тез өзгерістер пайда болады және нормалды, қателік жоқ жағдайға қарағанда қатарынша 2,5 есе артады.
(2) Коаксиалды кабелдің жуылуы
Кросс-бондталған жердеу ықтималдылығын қолданатын сызықтар әдетте 1 км-ден ұзын. Егер коаксиалды кабел жуылса, жуылған нүктеде жүзден астам вольт пайда болуы мүмкін, бұл сызыққа өте зыянды әсер етеді. Ол сол арқылы металл шынында толық цикл құрастыруға қол жетімді емес, осылайша шынында айналмалық ағыс ағыса алмайды.
IV. Кабелдердің жердеу айналмалық ағысының аномалиясының мысалдары
Белгілі бір 110 кВ сызық - гибрид жабыстырылған-кабел сызық. Кабел модельі YJLW03-64/110-1×800 мм². Сызық 2014 жылдың қыркүйегінде искелеп қойылған және ұзындығы болжамда 1220 метр. 2016 жылдың 27 желтоқсанында кабелдің жердеу системасы кросс-бондталған жердеу ықтималдылығына өзгертілді. Толық кросс-бондталған бөлік подстанция, #1 кут, #2 кут және сыртқы трансформаторлық күріштен тұрады. #1 және #2 куттер кросс-бондталған куттер, ал барлық басқа нүктелер тікелей жердеу. Өлшенген жердеу айналмалық ағыс нәтижелері төмендегі кестеде көрсетілген:
Q/GDW 11316 «Электр энергия сызықтарының тестілеу регламенті» 5.2.3 пункті бойынша: жердеу айналмалық ағыстың жүктік ағысқа қатынасы 20%-ден төмен болуы керек; ең жоғары және ең төмен жердеу айналмалық ағыстың қатынасы 3-тен төмен болуы керек. Жүктік ағыс 57.8 А болғанда, станцияның тікелей жердеу кутында, #1 кутта және #2 куттағы A, B және C фазаларының шыны ағыстары регламентте белгіленген талаптардан өте жоғары болады. Сондай-ақ, ең жоғары және ең төмен жердеу айналмалық ағыстың қатынасы (37.6/9.7 = 3.88) да 3-тен жоғары болады.
Төмендегі кестедегі өлшенген жердеу айналмалық ағыс деректерін талдау бойынша: #1 коллектордағы A фазасының жердеу айналмалық ағысы 38.2 А, ол #2 коллектордағы C фазасының жердеу айналмалық ағысына сәйкес 37.6 А; #1 коллектордағы B фазасының жердеу айналмалық ағысы 28.5 А, ол #2 коллектордағы A фазасының жердеу айналмалық ағысына сәйкес 32.7 А; #1 коллектордағы C фазасының жердеу айналмалық ағысы 10.2 А, ол #2 коллектордағы B фазасының жердеу айналмалық ағысына сәйкес 9.7 А. Үш фазалы жердеу айналмалық ағыстар төмендегі сурет және кестеде көрсетілгендей өтеді: A фазасының жердеу айналмалық ағысы B фазасының металл шынында өтпейді, B фазасының жердеу айналмалық ағысы C фазасының металл шынында өтпейді, C фазасының жердеу айналмалық ағысы A фазасының металл шынында өтпейді.
Жердеу кутындағы кабел қызмет көрсету коллекторындағы ішкі кросс-бондталған конфигурация "ABC to BCA", фазалық тәртібі A, B, C. Коллектор #2-дағы жердеу кутындағы ішкі кросс-бондталған конфигурация "ABC to CAB", фазалық тәртібі A, B, C. Кабел металл шынының коррозиялық қорғау құралдарында немесе диэлектрикалық компоненттерде су құбылысы немесе жарылыс белгілері табылған жоқ. Бұл суреттерде көрсетілген:
Сонымен, 110 кВ XX сызықтың кабел бөлігіндегі жердеу айналмалық ағыстың аномалиясының себебі - кросс-бондталған куттардың ішіндегі мүмкіндік қатарындағы медь құралдарының қате қосылуы, ол кабел металл шынында нақты кросс-бондталған жасауға қол жетімді емес етеді. Бұл олардың аймағындағы жердеу айналмалық ағысты өте жоғары болуына әкелді.
Байланысты конфигурацияларды түзеткеннен кейін, кабелдің жердеу айналмалық ағысы Q/GDW 11316-2014 «Электр энергия сызықтарының тестілеу регламенті» талаптарына сай болады.
