ケーブル線路の接地原因と事故処理の原則

私たちの220 kV変電所は、都市中心部から遠く離れた地域に位置しており、主に蘭山、河濱、塔沙工業団地などの工業ゾーンに囲まれています。これらのゾーン内の主要な高負荷消費者—炭化ケイ素、フェロアロイ、カルシウムカーバイド工場など—は、私たちの局の総負荷の約83.87%を占めています。この変電所は220 kV、110 kV、および35 kVの電圧レベルで運転しています。

35 kV低電圧側は主にフェロアロイと炭化ケイ素工場への給電線を供給しています。これらのエネルギー消費量の多い工場は変電所に近接して建設されており、結果として負荷が重く、給電線が短く、汚染が深刻です。これらの給電線は主にケーブルで接続され、共通のケーブルトレンチを共有しています。そのため、線路障害は変電所にとって大きなリスクとなります。本論文では、35 kV線路障害の原因と対策について分析します。2010年2月には、私たちの局の220 kV変電所で頻繁に35 kV IIバスと35 kV IIIバスでの接地障害が発生しました（詳細は表1参照）。

1 ケーブル線路の接地原因分析
私たちの局の2010年のケーブル事故統計によると、ケーブル線路障害の主な原因は以下の通りでした：

• 温度影響：三友化学のような施設では、炉変圧器やケーブル端子の高温により絶縁破壊が発生しました。これは約18件の事故があり、15のケーブル端子の製作が必要でした。

• ケーブルトレンチ内のケーブル密度が高い：栄盛銀北フェロアロイ工場では、マンホールカバーが落下し、トレンチ内のケーブルを損傷させ、ショート回路と火災が発生し、他の工場のケーブルにも影響を与えました。合計51のケーブルスプライスが行われました。

• 深刻な顧客過負荷：黄河フェロアロイ、鵬昇冶金、凌雲化学、栄盛銀北フェロアロイなどの工場では、長期間の過負荷条件下でケーブルを使用し、ケーブルの老化を加速し、温度上昇を引き起こしました。特に暑い夏には、熱ストレスによりケーブルと端子の絶縁破壊が発生し、約50のケーブル端子の製作が必要となりました。

• 機械的損傷：建設や土木工事中のエクスカベーターによってケーブルが切断され、断線と絶縁損傷が発生しました。合計25のケーブル端子とスプライスが行われました。

• ケーブル品質問題：製造過程での絶縁体の気泡やシールドの破損などの欠陥により、9件の事故が発生し、9のケーブル端子とスプライスが必要となりました。

• ケーブル敷設時の損傷：長いケーブル走行距離による過度な引張力により、鋭利な物体による擦過が発生し、13件のケーブル損傷が発生しました。

• 不良なケーブル端子作業：技術的な専門知識不足や不適切な手順により、ケーブル絶縁体に湿気が侵入しました。合計16のケーブルスプライスと端子が製作されました。

• ケーブル端子表面放電：高エネルギーコンシューマーからの重度の汚染により、ケーブル設備に汚染物質が付着しました。汚れの付いたケーブル端子表面は雨や湿度が高い天候条件下で表面フラッシュオーバーを引き起こし、絶縁破壊につながりました。このような場合、13のケーブル端子が交換されました。

2 ケーブル接地障害処理原則
35 kVケーブル接地障害の処理には標準的な手続きがあります。しかし、私たちの局では、これらの電圧レベルの線路は主に高エネルギーコンシューマー（最小12,500 kVA）、直接供給負荷、重負荷、および高電流を扱っています。

突然の負荷シャットダウンは電力網に大きな擾乱をもたらします。また、ケーブル接地障害は位置特定が困難であり、障害時間が長くなるとリスクが増大します。迅速に対応しないと、電力網の安全が危険にさらされます。これにより、ディスパッチャーに対する要求が高まります。一部の35 kV顧客は石炭鉱や化学工場—重要なユーザーとして分類されています。これらのユーザーへの停電は、死傷者、火災、爆発につながる可能性があります。したがって、顧客は一般または重要に分類され、以下の処理原則があります：

• 一般的な顧客（主に炭化ケイ素とフェロアロイ工場）の場合、障害線路が特定されたらすぐに顧客に連絡し、負荷を切り離し、障害線路を迅速に非活性化します。協力しない顧客に対しては警告措置を伴う負荷シャットダウンを行います。

• 重要な顧客（石炭鉱や化学工場）に対しては、バックアップ電源への負荷転送を指示します。バックアップがない場合は、停電準備を行い、障害線路を停止します。

• 精錬炉の強い過負荷能力を考慮し、長期にわたる重負荷下で運転する変電所や線路では、電流が電流変換器定格の90%を超えた場合、監視を強化し、顧客に負荷削減を通知し、「通知→警告→強制負荷シャットダウン」という三段階プロセスを実施し、設備の安全性を確保します。

• 頻繁なケーブル障害を起こす顧客に対しては、定期的な停電時に資格のある専門業者によるライン検査と定期的なメンテナンスを強化し、信頼性のある運転を確保します。

• ソースからの厳格な品質管理：専用線路の顧客に対しては、運用開始前にすべての関連書類をディスパッチセンターに提出し、「ディスパッチ契約」に署名することを求めます。署名済み契約がないか、または不完全または不十分な書類を持つ顧客は、電力網に接続されません。

• ケーブル数が多すぎるケーブルトレンチについては、故障伝播を防ぎ、事故の拡大を最小限に抑えるためにケーブル数を制限することをお勧めします。

3 結論
安全な電力網運転には、慎重なディスパッチと献身的な取り組みだけでなく、法的ツールの熟練した使用も必要です。特に電力顧客との取り組みでは、「ディスパッチ契約」を最大限に活用し、顧客の行動を規制し、適切な運転を確保し、紛争を防ぐことが重要です。日常業務において顧客の線路特性、負荷パターン、容量、使用状況を理解し、迅速かつ正確な障害対応を行うことで、電力網の安全かつ安定した運転を確保することが求められます。