Årsager til jordforbindelse af kabelledninger og principper for hændelsesbehandling

Vores 220 kV understation er placeret langt fra bymidten i et afbrydelsesområde, omgivet primært af industriområder som Lanshan, Hebin og Tasha-industriparker. De største forbrugere med høj belastning i disse områder – herunder siliciumkarbid-, ferrolegirings- og kalciumkarbidfabrikker – udgør cirka 83,87% af vores bureau's samlede belastning. Understationen opererer på spændingsniveauer på 220 kV, 110 kV og 35 kV.

Den lavspændings-side på 35 kV leverer hovedsageligt forsyninger til ferrolegirings- og siliciumkarbidfabrikker. Disse energiintensive fabrikker er bygget tæt på understationen, hvilket resulterer i tunge belastninger, korte forsyningslinjer og alvorlig forurening. Disse forsyningslinjer er hovedsageligt forbundet via kabler, der deler en fælles kabelgrøft. Derfor indebærer enhver linjefejl betydelige risici for understationen. Denne artikel analyserer årsagerne til 35 kV linjefejl og diskuterer de tilsvarende modforanstaltninger. I februar 2010 oplevede en 220 kV understation under vores bureau hyppige jordfejl på 35 kV II bus og 35 kV III bus, som er detaljeret i tabel 1.

1 Analyse af jordningsårsager i kabellinjer
Udfra vores bureaus statistik over kabelhændelser i 2010 var de hovedårsager til kabelhændelser følgende:

• Temperaturvirkninger: På faciliteter som Sanyou Chemical førte høje temperaturer i ovnstransformatorer og kabelafslutninger til isoleringsnedbrydning. Dette forekom i cirka 18 hændelser, hvor det blev nødvendigt at producere 15 kabelafslutninger.

• Høj kabledensitet i kabelgrøfter: På Rongsheng Yinbei Ferroalloy Plant faldt manlokker ned og skadede kabler i grøften, hvilket forårsagede kortslutninger og brände, der påvirkede andre virksomheders kabler. I alt blev 51 kabelforbindelser lavet.

• Alvorlig kundeoverbelastning: Virksomheder som Huanghe Ferroalloy, Pengsheng Metallurgy, Lingyun Chemical og Rongsheng Yinbei Ferroalloy opererede kabler under længerevarig overbelastning, hvilket accelererede kableldning og øgede temperaturen. Især under varme somre førte termisk stress til isoleringsnedbrydning i kabler og afslutninger, hvor det blev nødvendigt at producere cirka 50 kabelafslutninger.

• Mekanisk skade: Udstyr som excavatorer under konstruktion og jordarbejde skar kabler igennem, hvilket forårsagede knæk og isoleringsbeskadigelse. I alt blev 25 kabelafslutninger og forbindelser lavet.

• Kabelkvalitetsproblemer: Fejl som luftbobler i isolering eller brudte skjold under produktion førte til 9 ulykker, hvor det blev nødvendigt at producere 9 kabelafslutninger og forbindelser.

• Skade under kabletning: For høj trækspænding pga. lange kabler førte til skrapning af skarpe objekter, hvilket resulterede i 13 kabelskader.

• Dårlig kabelafslutningshåndtering: Utilstrækkelig teknisk ekspertise og forkert procedure under installation førte til fugtindtrængen i kabelisolering. I alt blev 16 kabelforbindelser og afslutninger produceret.

• Overfladelysning på kabelafslutninger: Alvorlig forurening fra højt energiforbrugende anlæg førte til, at kontaminanter lagde sig på kabelelementer. Beskidte kabelafslutninger, kombineret med regn eller fugtigt vejr, forårsagede overfladelysning, der skadede isoleringen og førte til nedbrydning. I sådanne tilfælde blev 13 kabelafslutninger erstattet.

2 Principper for håndtering af kabeljordningsfejl
Der findes standardprocedurer for håndtering af 35 kV kabeljordningsfejl. Dog tjener disse spændingsniveaulinjer i vores bureau hovedsageligt højt energiforbrugende kunder med store individuelle kapaciteter (minimum 12.500 kVA), direkte forsyningsbelastninger, tunge belastninger og høje strømme. 

Pludselig belastningsafkobling forårsager betydelige netstørrelser. Desuden er kabeljordningsfejl svære at lokalisere, og langvarige fejlforløb øger risici. Hvis ikke de bliver håndteret hurtigt, kan disse fejl truede nettets sikkerhed, hvilket stiller højere krav til dispatcherne. Nogle 35 kV kunder er kulminer eller kemiske anlæg – klassificeret som kritiske brugere. Strømafbrydelser for disse brugere kan føre til dødsfald, brande eller eksplosioner. Derfor er kunderne inddelede i generelle eller kritiske, med følgende håndteringsprincipper:

• For generelle kunder (hovedsageligt siliciumkarbid- og ferrolegiringsfabrikker), når en defekt linje er identificeret, kontakt kunden umiddelbart for at afkoble belastningen og afslutte den defekte linje hurtigt. For ikkesamarbejdende kunder gennemfør belastningsafkobling med advarselsforanstaltninger.

• For kritiske kunder som kulminer og kemiske anlæg, instruer dem om at overføre belastningen til nedarvsstrømkilder. Hvis der ikke findes nedarvsstrøm, forbered strømafbrydelsen før at tage den defekte linje ud af drift.

• Givet smeltovns stærke overbelastningskapacitet, for understationer og linjer, der opererer under længerevarig tung belastning, hvis strømmen overstiger 90% af strømtransformatorens rating, forbedr overvågningen, notifikér kunder om at reducere belastningen, og implementer en tretrinsproces: notifikation → advarsel → tvungen belastningsafkobling, for at sikre udstyrssikkerhed.

• For kunder med hyppige kabelfejl, kræv forbedret linjeinspektion og regelmæssig vedligeholdelse under planlagte strømafbrydelser, udført af kvalificerede professionelle kontrahenter for at sikre pålidelig drift.

• Strenge kvalitetskontroller fra kilde: For dedikerede linjekunder, kræv indsendelse af alle relevante dokumenter til dispatchcenteret og underskrivelse af en "Dispatch Agreement" før kommissionering. Kunder uden en underskrevet aftale eller med ufuldstændige/inadequate dokumenter må ikke forbinderes til nettet.

• For kabelgrøfter med overskydende og tæt kabling, anbefales begrænsning af antallet af kabler for at forhindre fejlpropagation og minimere hændelsesudvikling.

3 Konklusion
Sikker netdrift kræver ikke kun omhyggelig dispatching og engagement, men også dygtig anvendelse af juridiske værktøjer til beskyttelse af både personale og udstyr. Især når det kommer til at håndtere strømkunder, skal "Dispatch Agreement" fuldt ud udnyttes til at regulere kundeadfærd, sikre korrekt drift og forhindre konflikter. Det er afgørende at forstå kundelinjes karakteristika, belastningsprofiler, kapaciteter og brugsforhold i daglig drift, hvilket gør det muligt at reagere hurtigt, præcist og bestemt på fejl, og sikre sikkert og stabilt drift af strømnettet.