Příčiny zazemnění kabelových linek a principy řešení incidentů
Naše podstanice 220 kV se nachází daleko od městského centra v odloučené oblasti, obklopená převážně průmyslovými zónami jako jsou Lanshan, Hebin a Tasha Průmyslové Parky. Hlavní spotřebitelé s vysokým zatížením v těchto zónách – továrny na křemík, ferrolegance a uhličitan vápenatý – tvoří přibližně 83,87 % celkového zatížení našeho úřadu. Podstanice funguje na napěťových úrovních 220 kV, 110 kV a 35 kV.
Nízkovoltná strana 35 kV hlavně zásobuje vedení pro továrny na ferrolegance a křemík. Tyto energeticky náročné továrny jsou postaveny blízko podstanice, což vede k vysokému zatížení, krátkým vedením a závažnému znečištění. Tato vedení jsou především spojena kabely, sdílející společný kabelový žlab. Proto jakákoli porucha vedení představuje významné riziko pro podstanici. Tento článek analyzuje příčiny poruch na vedeních 35 kV a diskutuje o odpovídajících protiopatřeních. V únoru 2010 byla naše podstanice 220 kV často dotčena poruchami u zemně 35 kV II sběrnice a 35 kV III sběrnice, jak je podrobně uvedeno v tabulce 1.
1 Analýza příčin zemně na kabelových liniích
Podle statistik našeho úřadu z roku 2010 byly hlavní příčiny selhání kabelových linek následující:
Dopady teploty: V zařízeních jako je Sanyou Chemical vedly vysoké teploty v pecích a kabelových koncovicích k prolomení izolace. Došlo k přibližně 18 incidentům, které vyžadovaly výrobu 15 kabelových koncovic.
Vysoká hustota kabelů v kabelových žlebech: V Rongsheng Yinbei Ferroalloy Plant došlo k pádu poklopců a poškození kabelů v žlabu, což způsobilo krátké spojení a požár, který ovlivnil kabely jiných továren. Bylo provedeno celkem 51 kabelových spojů.
Závažné přetížení zákazníků: Továrny jako Huanghe Ferroalloy, Pengsheng Metallurgy, Lingyun Chemical a Rongsheng Yinbei Ferroalloy provozovaly kabely dlouhodobě přetíženě, což urychlilo stárnutí kabelů a zvýšilo teplotu. Zejména v horkém létě vedl tepelný stres k prolomení izolace v kabelech a koncovicích, což vyžadovalo přibližně 50 kabelových koncovic.
Mechanické poškození: Bagger během stavebních prací a zemních prací přerušil kabely, což způsobilo trhliny a poškození izolace. Bylo provedeno celkem 25 kabelových koncovic a spojů.
Problémy s kvalitou kabelů: Výrobní vadě jako bubliny v izolaci nebo poškození štítu vedly k 9 nehodám, které vyžadovaly 9 kabelových koncovic a spojů.
Poškození při položení kabelů: Příliš velké tahové síly při dlouhých kabelech vedly k drsnému kontaktu s ostrými předměty, což způsobilo 13 poškození kabelů.
Špatná práce při výrobě kabelových koncovic: Nedostatek technických znalostí a nesprávné postupy při instalaci vedly k proniknutí vlhkosti do kabelové izolace. Bylo provedeno celkem 16 kabelových spojů a koncovic.
Povrchové výboje na kabelových koncovicích: Závažné znečištění z energeticky náročných továren vedlo k usazení kontaminantů na kabelovém zařízení. Špinavé povrchy kabelových koncovic spolu s déštem nebo vlhkým počasím způsobily povrchové výboje, poškození izolace a její prolomení. V těchto případech bylo nahrazeno 13 kabelových koncovic.
2 Principy zpracování kabelových poruch zemně
Existují standardní postupy pro zpracování poruch zemně na kabelových liniích 35 kV. Nicméně, v našem úřadu tyto vedení především slouží vysokým energetickým spotřebitelům s velkými individuálními kapacitami (minimálně 12 500 kVA), přímým dodávkám, vysokým zatížením a vysokými proudy.
Náhlé odpojení zátěže způsobuje významné rušení sítě. Kromě toho je obtížné lokalizovat kabelové poruchy zemně a delší doba trvání poruchy zvyšuje rizika. Pokud nejsou rychle odstraněny, takové poruchy mohou ohrozit bezpečnost sítě a klást vyšší nároky na dispečery. Některí zákazníci 35 kV jsou doly nebo chemické továrny – považované za klíčové uživatele. Výpadky elektrické energie pro tyto uživatele mohou vést k lidským obětem, požárům nebo explozím. Proto jsou zákazníci rozděleni na obecné a klíčové, s následujícími principy zpracování:
Pro obecné zákazníky (především továrny na křemík a ferrolegance) se po identifikaci poruchy okamžitě kontaktuje zákazníka, aby odpojil zátěž a rychle deenergoval poruchové vedení. Pro nekooperativní zákazníky se uplatňuje odpojení zátěže s varovnými opatřeními.
Pro klíčové zákazníky, jako jsou doly a chemické továrny, se instruuje, aby převedli zátěž na záložní zdroje. Pokud záloha neexistuje, připraví se na výpadek před odpojením poruchového vedení.
S ohledem na silnou schopnost přetížení tavení ve vysokoteplotních pecích, pro podstanice a vedení s dlouhodobým vysokým zatížením, pokud proud překročí 90 % hodnoty transformátoru proudu, se zintenzivní monitorování, zákazníci budou informováni o snížení zátěže a bude uplatněn třistupňový proces: informace → varování → nucené odpojení zátěže, aby byla zajistěna bezpečnost zařízení.
