Causas de la puesta a tierra de las líneas de cable y los principios del manejo de incidentes

La nostra subestació de 220 kV està situada lluny del centre urbà en una zona remota, envoltada principalment per zones industrials com els parcs industrials de Lanshan, Hebin i Tasha. Els grans consumidors d'alta càrrega d'aquestes zones —incloent fàbriques de carbide de silici, ferroal·lò i carbide de calci— representen aproximadament el 83,87% de la càrrega total de la nostra oficina. La subestació opera amb nivells de tensió de 220 kV, 110 kV i 35 kV.

El costat de baixa tensió de 35 kV alimenta principalment ramals a fàbriques de ferroal·lò i carbide de silici. Aquests assumpteories d'energia intensiva es troben construïts a prop de la subestació, resultant en càrregues pesades, línies de ramal curtes i una contaminació severa. Aquests ramals són connectats principalment mitjançant cables, compartint un canal de cable comú. Per tant, qualsevol fal·la en la línia comporta riscos significatius per a la subestació. Aquest article analitza les causes de les fal·les de la línia de 35 kV i discuteix les mesures corresponents. En febrer de 2010, una subestació de 220 kV de la nostra oficina va experimentar frequentment fal·les de terra en la barra II de 35 kV i la barra III de 35 kV, tal com es detalla a la Taula 1.

1 Anàlisi de les causes de la terra en les línies de cable
Segons les estadístiques de la nostra oficina de 2010 sobre incidents de cables, les principals causes de les fal·les de les línies de cable van ser les següents:

• Efectes de la temperatura: En instal·lacions com la Química Sanyou, les altes temperatures en transformadors de forn i terminacions de cable van portar a la ruptura de l'aïllament. Això va ocórrer en aproximadament 18 incidents, requirint la fabricació de 15 terminacions de cable.

• Alta densitat de cables en els canals de cable: A la Fàbrica de Ferroal·lò Rongsheng Yinbei, les tapadores de bocana caigueren i van danar els cables al canal, causant circuits cortocircuit i incendis que afectaren els cables d'altres fàbriques. Es van realitzar un total de 51 unions de cable.

• Sobrecàrrega severa del client: Fàbriques com la de Ferroal·lò Huanghe, Metallurgia Pengsheng, Química Lingyun i Ferroal·lò Rongsheng Yinbei operaven cables sota condicions de sobrecàrrega a llarg termini, accelerant l'envejeciment dels cables i augmentant les temperatures. Especialment durant els estius calents, l'estress tèrmic va causar la ruptura de l'aïllament dels cables i les terminacions, necessitant aproximadament 50 terminacions de cable.

• Danys mecànics: Excavadores durant la construcció i treballs de terraplenament van tallar cables, causant fractures i danys a l'aïllament. Es van realitzar un total de 25 terminacions i unions de cable.

• Problemes de qualitat del cable: Defectes com bolcules a l'aïllament o escuts trencats durant la fabricació van portar a 9 accidents, necessitant 9 terminacions i unions de cable.

• Danys durant la col·locació del cable: La tensió excessiva deguda a trams llargs de cable va causar raspalls per objectes afilats, resultant en 13 incidents de danys al cable.

• Mala feina en les terminacions de cable: L'insuficient coneixement tècnic i procediments inadequats durant la instal·lació van portar a l'ingrés d'humitat a l'aïllament del cable. Es van fabricar un total de 16 unions i terminacions de cable.

• Descàrrega superficial en les terminacions de cable: La forta contaminació de les fàbriques d'alta energia va portar a la deposició de contaminants en l'equipament de cable. Les superfícies de terminació de cable sures, combinades amb la pluja o el temps humit, van causar descàrregues superficials, danant l'aïllament i provocant ruptures. En aquests casos, es van reemplaçar 13 terminacions de cable.

2 Principis per a la gestió de les fal·les de terra en cables
Existeixen procediments estàndard per a la gestió de les fal·les de terra en cables de 35 kV. No obstant això, en la nostra oficina, aquestes línies de tensió serveixen principalment a consumidors d'alta energia amb capacitats individuals grans (mínim 12.500 kVA), carregues directes, càrregues pesades i corrents elevades. 

La desconnectació súbita de la càrrega causa pertorbacions significatives a la xarxa. A més, les fal·les de terra en cables són difícils de localitzar, i una durada prolongada de la fal·la incrementa els riscos. Si no es resolen promptament, aquestes fal·les poden perjudicar la seguretat de la xarxa, imposant exigències més altes als controladors. Alguns clients de 35 kV són mines de carbó o fàbriques químiques—classificats com a usuaris crítics. Un apagament per a aquests usuaris pot conduir a víctimes, incendis o explosions. Per tant, els clients es classifiquen com a generals o crítics, amb els següents principis de gestió:

• Per als clients generals (principalment fàbriques de carbide de silici i ferroal·lò), un cop s'identifica la línia defectuosa, contacteu immediatament amb el client per desconectar la càrrega i desenergitzar la línia defectuosa prontament. Per als clients no cooperatius, apliqueu la reducció de la càrrega amb mesures d'avís.

• Per als clients crítics com les mines de carbó i les fàbriques químiques, instrueixi-los a transferir la càrrega a fonts de reserva. Si no hi ha cap font de reserva, prepareu-vos per a un apagament abans de treure la línia defectuosa de servei.

• Atès el fort capacitat de sobrecàrrega dels fornacs de fusió, per a subestacions i línies que operen sota càrrega pesada a llarg termini, si la corrent excedeix el 90% de la capacitat del transformador de corrent, intensifiqueu la monitorització, notifiqueu als clients per reduir la càrrega i implementeu un procés de tres passos: notificació → avís → reducció forçada de la càrrega, per assegurar la seguretat de l'equipament.

• Per als clients amb fal·les de cable freqüents, requereixi inspeccions més intensives de les línies i manteniment regular durant els apagaments programats, realitzat per contractistes professionals qualificats per assegurar una operació fiable.

• Control estricte de la qualitat des de la font: Per als clients de línies dedicades, requereixi la presentació de tota la documentació rellevant al centre de control i la signatura d'un "Acord de Control" abans de la posada en servei. Els clients sense un acord signat o amb documentació incompleta o inadequada no s'han de connectar a la xarxa.

• Per als canals de cable amb un nombre excessiu i dens de cables, recomaneu limitar el nombre de cables per prevenir la propagació de fal·les i minimitzar l'escalat d'incidents.

3 Conclusió
Una operació segura de la xarxa no només requereix una planificació cuidadosa i dedicació, sinó també una utilització proficient d'eines legals per protegir tant el personal com l'equipament. Especialment en tractar amb clients d'electricitat, l'"Acord de Control" s'ha de utilitzar plenament per regular el comportament del client, assegurar una operació adequada i prevenir disputes. És essencial entendre les característiques de les línies del client, els perfils de càrrega, les capacitats i els patrons d'ús en l'operació diària, permetent una resposta ràpida, precisa i decisiva a les fal·les, i assegurant una operació segura i estable de la xarxa elèctrica.