Przyczyny uziemienia linii kablowych i zasady postępowania w razie incydentu

Nasza podstacja 220 kV znajduje się daleko od centrum miejskiego w odosobnionej strefie, otoczona głównie przez strefy przemysłowe, takie jak Lanshan, Hebin i Tasha Industrial Parks. Główne duże odbiorcy z tych stref - w tym zakłady produkcji karbidu krzemu, ferroalloy i węglanu wapnia - stanowią około 83,87% całkowitego obciążenia naszego biura. Podstacja działa na poziomach napięcia 220 kV, 110 kV i 35 kV.

Strona niskiego napięcia 35 kV głównie zaopatruje linie do zakładów ferroalloy i karbidu krzemu. Te energetycznie intensywne fabryki są budowane blisko podstacji, co powoduje ciężkie obciążenia, krótkie linie odchodu i silne zanieczyszczenie. Te linie są głównie podłączone poprzez kabli, dzieląc wspólną sztolnię kablową. Dlatego każda awaria linii stanowi znaczne ryzyko dla podstacji. W tym artykule analizujemy przyczyny awarii linii 35 kV oraz omawiamy odpowiednie środki zaradcze. W lutym 2010 roku podstacja 220 kV podlegająca naszemu biuru często doświadczała awarii uziemienia na II i III magistrali 35 kV, jak szczegółowo opisano w tabeli 1.

1 Analiza przyczyn uziemienia w liniach kablowych
Według statystyk naszego biura z 2010 roku, główne przyczyny awarii linii kablowych były następujące:

• Wpływ temperatury: W zakładach takich jak Sanyou Chemical, wysokie temperatury w transformatorach pieców i końcówkach kabli prowadziły do przebicia izolacji. Zdarzyło się to w około 18 przypadkach, wymagając wykonania 15 końcówek kabli.

• Wysoka gęstość kabli w sztolniach: W zakładzie Rongsheng Yinbei Ferroalloy pokrywy studni spadły i uszkodziły kabla w sztolni, powodując zwarcia i pożary, które wpłynęły na kabla innych zakładów. Wykonano łącznie 51 połączeń kabli.

• Silne przeciążenia przez klientów: Zakłady takie jak Huanghe Ferroalloy, Pengsheng Metallurgy, Lingyun Chemical i Rongsheng Yinbei Ferroalloy operowały kablami w długotrwałych warunkach przeciążenia, przyspieszając starzenie kabli i podnosząc temperaturę. Szczególnie w gorące lata, termiczny stres powodował przebicie izolacji w kabliach i końcówkach, wymagając około 50 końcówek kabli.

• Uszkodzenia mechaniczne: Koparki podczas prac budowlanych i ziemnych przecinały kabla, powodując pęknięcia i uszkodzenia izolacji. Wykonano łącznie 25 końcówek i połączeń kabli.

• Problemy z jakością kabli: Wady takie jak bąbelki w izolacji lub pęknięcie osłony podczas produkcji spowodowały 9 wypadków, wymagając 9 końcówek i połączeń kabli.

• Uszkodzenia podczas układania kabli: Zbyt duża siła napinania przy długich przebiegach kabli powodowała drapanie ostrymi przedmiotami, co skutkowało 13 przypadkami uszkodzeń kabli.

• Słaba jakość wykonania końcówek kabli: Niewystarczające umiejętności techniczne i nieprawidłowe procedury montażowe prowadziły do wilgotności w izolacji kabla. Wykonano łącznie 16 połączeń i końcówek kabli.

• Powierzchniowe wyładowania na końcówkach kabli: Silne zanieczyszczenie ze strony zakładów o wysokim zużyciu energii powodowało osadzanie się zanieczyszczeń na sprzęcie kablowym. Brudne powierzchnie końcówek kabli, połączone z deszczem lub wilgotną pogodą, powodowały powierzchniowe wyładowania, niszcząc izolację i prowadząc do przebicia. W takich przypadkach zastąpiono 13 końcówek kabli.

2 Zasady postępowania w przypadku uziemienia kabli
Istnieją standardowe procedury obsługi uziemień kabli 35 kV. Jednak w naszym biurze, te linie o tym poziomie napięcia głównie obsługują duże odbiorcy energii (minimalna moc indywidualna 12 500 kVA), bezpośrednie obciążenia, ciężkie obciążenia i duże prądy. 

Nagle zrzucane obciążenia powodują istotne zaburzenia w sieci. Ponadto, trudno jest zlokalizować uziemienia kabli, a długotrwałe trwanie awarii zwiększa ryzyko. Jeśli nie zostaną szybko rozwiązane, takie awarie mogą zagrozić bezpieczeństwu sieci, nakładając większe wymagania na dyspozytorów. Niektórzy odbiorcy 35 kV to kopalnie węgla lub zakłady chemiczne - klasyfikowani jako kluczowi użytkownicy. Przerwy w dostawie energii dla tych użytkowników mogą prowadzić do ofiar śmiertelnych, pożarów lub eksplozji. Dlatego odbiorcy są klasyfikowani jako ogólni lub kluczowi, z następującymi zasadami postępowania:

• Dla ogólnej grupy odbiorców (głównie zakładów produkujących karbid krzemu i ferroalloy), gdy zostanie zidentyfikowana uszkodzona linia, należy natychmiast skontaktować się z klientem, aby rozłączyć obciążenie i szybko odłączyć uszkodzoną linię. Dla niekooperatywnych klientów należy zastosować zrzut obciążenia z uprzedzeniem.

• Dla kluczowych odbiorców, takich jak kopalnie węgla i zakłady chemiczne, należy polecić im przeniesienie obciążeń na zasilanie awaryjne. Jeśli zasilanie awaryjne nie istnieje, należy przygotować się do przerwy w dostawie energii przed wyłączeniem uszkodzonej linii.

• Biorąc pod uwagę silną zdolność do przeciążeń pieców hutniczych, dla podstacji i linii działających w długotrwałych ciężkich obciążeniach, jeśli prąd przekracza 90% nominalnego prądu transformatora, należy wzmocnić monitorowanie, poinformować klientów o konieczności zmniejszenia obciążenia i zastosować trzyetapowy proces: informacja → ostrzeżenie → wymuszone zrzucenie obciążenia, aby zapewnić bezpieczeństwo sprzętu.

• Dla klientów z częstymi awariami kabli, należy wymagać wzmocnionych kontroli linii i regularnej konserwacji podczas zaplanowanych przerw w dostawie, wykonywanej przez kwalifikowane firmy specjalistyczne, aby zapewnić niezawodne działanie.

• Ścisła kontrola jakości od źródła: Dla klientów z dedykowanymi liniami, wymagać przed uruchomieniem przesłania wszystkich odpowiednich dokumentów do centrum dyspozycyjnego i podpisania „Umowy dyspozytorskiej”. Klienci bez podpisanej umowy lub z niekompletnymi/niedostatecznymi dokumentami nie mogą być podłączani do sieci.

• Dla sztolni kablowych z nadmierną i gęstą ilością kabli, zaleca się ograniczenie liczby kabli, aby zapobiec rozprzestrzenianiu się awarii i minimalizować eskalację incydentów.

3 Podsumowanie
Bezpieczna obsługa sieci wymaga nie tylko starannego dyspozycjonowania i zaangażowania, ale także biegłego wykorzystania narzędzi prawnych do ochrony personelu i sprzętu. Szczególnie w przypadku obsługi klientów energetycznych, „Umowa dyspozytorska” musi być w pełni wykorzystywana do regulowania zachowania klientów, zapewnienia prawidłowej obsługi i zapobiegania sporom. W codziennej działalności niezbędne jest zrozumienie charakterystyki linii, profilu obciążeń, mocy i wzorców użytkowania klientów, co umożliwia szybką, dokładną i decyzyjną reakcję na awarie, zapewniając bezpieczne i stabilne działanie sieci energetycznej.