Erdungsursachen von Kabelleitungen und die Prinzipien der Vorfallbehandlung

Unsere 220 kV-Umspannstation befindet sich weit entfernt vom städtischen Zentrum in einer abgelegenen Gegend, umgeben hauptsächlich von Industriezonen wie den Lanshan-, Hebin- und Tasha-Industrieparks. Die wichtigsten Großverbraucher in diesen Zonen – einschließlich Kieselschmelze-, Ferrolegierungs- und Calciumcarbidwerke – machen etwa 83,87 % der Gesamtlast unseres Amtes aus. Die Umspannstation arbeitet bei Spannungsebenen von 220 kV, 110 kV und 35 kV.

Die Niederspannseite von 35 kV versorgt hauptsächlich die Speisungen zu Ferrolegierungs- und Kieselschmelzewerken. Diese energieintensiven Fabriken sind in der Nähe der Umspannstation gebaut, was zu hohen Lasten, kurzen Speiseleitungen und schwerer Verschmutzung führt. Diese Speiseleitungen sind hauptsächlich über Kabel verbunden, die einen gemeinsamen Kabelschacht teilen. Daher birgt jede Leitungsschädigung erhebliche Risiken für die Umspannstation. Dieser Artikel analysiert die Ursachen von 35 kV-Leitungsschäden und diskutiert entsprechende Gegenmaßnahmen. Im Februar 2010 trat an unserer 220 kV-Umspannstation häufig Erdungsschäden an der 35 kV II-Schiene und 35 kV III-Schiene auf, wie in Tabelle 1 detailliert beschrieben.

1 Analyse der Ursachen von Erdungsschäden in Kabeleitungen
Gemäß unseren Statistiken zu Kabelvorfällen im Jahr 2010 waren die Hauptursachen für Kabeleitungsfehler wie folgt:

• Temperaturauswirkungen: In Anlagen wie Sanyou Chemical führten hohe Temperaturen in Ofen-Transformator und Kabelenden zu Isolierungsdurchschlägen. Dies trat in etwa 18 Vorfällen auf, wobei 15 Kabelenden hergestellt werden mussten.

• Hohe Kabeldichte in Kabelschächten: Im Rongsheng Yinbei Ferroalloy Plant fielen Kanaldeckel und beschädigten Kabel im Schacht, was zu Kurzschlüssen und Bränden führte, die andere Anlagenkabel beeinträchtigten. Insgesamt wurden 51 Kabelverbindungen hergestellt.

• Schwere Kundenüberlastungen: Anlagen wie Huanghe Ferroalloy, Pengsheng Metallurgie, Lingyun Chemie und Rongsheng Yinbei Ferroalloy betrieben Kabel unter langfristigen Überlastbedingungen, was die Alterung der Kabel beschleunigte und die Temperaturen erhöhte. Besonders während heißer Sommer verursachten thermische Belastungen Isolierungsdurchschläge in Kabeln und Enden, wobei etwa 50 Kabelenden hergestellt werden mussten.

• Mechanische Beschädigungen: Bagger während Bau- und Erdarbeiten durchtrennten Kabel, was zu Brüchen und Isolierungsschäden führte. Insgesamt wurden 25 Kabelenden und Verbindungen hergestellt.

• Kabelqualitätsprobleme: Mängel wie Luftblasen in der Isolierung oder gebrochene Abschirmungen während der Herstellung führten zu 9 Unfällen, wobei 9 Kabelenden und Verbindungen hergestellt werden mussten.

• Beschädigungen beim Kableinlegen: Aufgrund langer Kabelstrecken und hoher Zugkräfte führten scharfkantige Objekte zu 13 Kabelbeschädigungen.

• Mangelhafte Kabelendearbeit: Unzureichende technische Fachkenntnisse und unangemessene Verfahren bei der Installation führten zur Feuchtigkeitseintritt in die Kabelisolierung. Insgesamt wurden 16 Kabelverbindungen und Enden hergestellt.

• Oberflächenentladungen an Kabelenden: Schwere Verschmutzungen durch energieintensive Anlagen führten zu Kontaminanten auf Kabelausrüstungen. Verschmutzte Kabelendflächen, kombiniert mit Regen oder feuchtem Wetter, verursachten Oberflächenentladungen, die die Isolierung beschädigten und zu Durchschlägen führten. In solchen Fällen wurden 13 Kabelenden ersetzt.

2 Grundsätze zur Behandlung von Kabelerdungsschäden
Es gibt standardisierte Verfahren zur Behandlung von 35 kV-Kabelerdungsschäden. In unserem Amt dienen diese Spannungsebenen jedoch hauptsächlich Energiegroßverbrauchern mit großen Einzelkapazitäten (mindestens 12.500 kVA), direkten Versorgungslasten, hoher Last und hohen Strömen. 

Plötzliches Lastabschalten verursacht erhebliche Netzstörungen. Darüber hinaus sind Kabelerdungsschäden schwierig zu lokalisieren, und eine lange Störungsdauer erhöht die Risiken. Wenn nicht schnell reagiert wird, können solche Schäden die Netzsicherheit gefährden und höhere Anforderungen an die Dispatcher stellen. Einige 35 kV-Kunden sind Kohlebergwerke oder chemische Anlagen – als kritische Nutzer klassifiziert. Stromausfälle für diese Nutzer können zu Verletzungen, Bränden oder Explosionen führen. Daher werden Kunden als allgemeine oder kritische Nutzer eingestuft, mit den folgenden Behandlungsgrundsätzen:

• Für allgemeine Kunden (hauptsächlich Kieselschmelze- und Ferrolegierungsanlagen) soll, sobald eine defekte Leitung identifiziert ist, der Kunde sofort kontaktiert werden, um die Last abzuschalten und die defekte Leitung schnell zu deaktivieren. Für nicht kooperative Kunden wird das Lastabschalten mit Warnmaßnahmen durchgesetzt.

• Für kritische Kunden wie Kohlebergwerke und chemische Anlagen sollen sie angewiesen werden, die Last auf Notstromquellen zu übertragen. Falls keine Notstromquelle vorhanden ist, soll vor dem Ausfall der defekten Leitung ein Ausfall vorbereitet werden.

• Angesichts der starken Überlastfähigkeit von Schmelzöfen, für Umspannstationen und Leitungen, die unter langfristiger hoher Last arbeiten, wenn der Strom 90 % der Transformatorkapazität überschreitet, soll die Überwachung verstärkt, Kunden informiert, die Last zu reduzieren, und ein dreistufiges Verfahren implementiert werden: Benachrichtigung → Warnung → gezwungenes Lastabschalten, um die Gerätesicherheit zu gewährleisten.

• Für Kunden mit häufigen Kabelschäden soll eine verstärkte Leitungsbetreuung und regelmäßige Wartung während geplanter Ausfälle durch qualifizierte professionelle Auftragnehmer durchgeführt werden, um eine zuverlässige Betriebsführung zu gewährleisten.

• Strenge Qualitätskontrolle von der Quelle: Für Kunden mit eigenen Leitungen soll die Vorlage aller relevanten Dokumente an das Dispatch Center und die Unterzeichnung eines "Dispatch-Abkommens" vor der Inbetriebnahme verlangt werden. Kunden ohne unterzeichnetes Abkommen oder unvollständige/unzureichende Dokumentation dürfen nicht ans Netz angeschlossen werden.

• Für Kabelschächte mit übermäßig dichten Kabeln wird empfohlen, die Anzahl der Kabel zu begrenzen, um die Fehlerausbreitung zu verhindern und die Eskalation von Vorfällen zu minimieren.

3 Schlussfolgerung
Eine sichere Netzbetriebsführung erfordert nicht nur sorgfältige Dispatching und Einsatzbereitschaft, sondern auch die fähige Nutzung rechtlicher Instrumente, um sowohl Personal als auch Ausrüstung zu schützen. Besonders bei der Bewältigung von Energiekunden muss das "Dispatch-Abkommen" vollständig genutzt werden, um das Kundenverhalten zu regeln, eine ordnungsgemäße Betriebsführung zu gewährleisten und Streitigkeiten zu vermeiden. Es ist entscheidend, die Liniencharakteristika, Lastprofile, Kapazitäten und Nutzungsmuster der Kunden im täglichen Betrieb zu verstehen, um schnelle, präzise und entschlossene Reaktionen auf Störungen zu ermöglichen und die sichere und stabile Betriebsführung des Stromnetzes zu gewährleisten.