Causas de Aterramento em Linhas de Cabos e os Princípios do Manejo de Incidentes

Nossa subestação de 220 kV está localizada longe do centro urbano, em uma área remota, cercada principalmente por zonas industriais como os parques industriais Lanshan, Hebin e Tasha. Grandes consumidores de alta carga nessas zonas — incluindo fábricas de carbeto de silício, ferroligas e carbeto de cálcio — representam aproximadamente 83,87% da carga total da nossa agência. A subestação opera em níveis de tensão de 220 kV, 110 kV e 35 kV.

O lado de baixa tensão de 35 kV fornece principalmente alimentadores para as fábricas de ferroligas e carbeto de silício. Essas fábricas intensivas em energia são construídas perto da subestação, resultando em cargas pesadas, linhas de alimentador curtas e séria poluição. Esses alimentadores estão predominantemente conectados via cabos, compartilhando um poço de cabos comum. Portanto, qualquer falha na linha representa riscos significativos para a subestação. Este artigo analisa as causas das falhas nas linhas de 35 kV e discute as contramedidas correspondentes. Em fevereiro de 2010, uma subestação de 220 kV sob nossa agência frequentemente experimentou falhas de aterramento no barramento II de 35 kV e no barramento III de 35 kV, conforme detalhado na Tabela 1.

1 Análise das Causas de Aterramento em Linhas de Cabos
De acordo com as estatísticas de incidentes com cabos da nossa agência em 2010, as principais causas das falhas nas linhas de cabos foram as seguintes:

• Efeitos de temperatura: Em instalações como a Sanyou Chemical, altas temperaturas nos transformadores de forno e terminações de cabos levaram ao rompimento da isolação. Isso ocorreu em aproximadamente 18 incidentes, exigindo a fabricação de 15 terminações de cabos.

• Alta densidade de cabos nos poços de cabos: Na fábrica Rongsheng Yinbei Ferroalloy, tampas de bueiros caíram e danificaram cabos no poço, causando curtos-circuitos e incêndios que afetaram os cabos de outras fábricas. Foram realizadas um total de 51 emendas de cabos.

• Sobrecarga severa dos clientes: Fábricas como Huanghe Ferroalloy, Pengsheng Metallurgy, Lingyun Chemical e Rongsheng Yinbei Ferroalloy operavam cabos sob condições de sobrecarga a longo prazo, acelerando o envelhecimento dos cabos e aumentando as temperaturas. Especialmente durante os verões quentes, o estresse térmico causou o rompimento da isolação nos cabos e terminações, exigindo aproximadamente 50 terminações de cabos.

• Danos mecânicos: Escavadeiras durante a construção e terraplanagem cortaram cabos, causando fraturas e danos à isolação. Um total de 25 terminações e emendas de cabos foram realizadas.

• Problemas de qualidade dos cabos: Defeitos como bolhas na isolação ou escudos quebrados durante a fabricação levaram a 9 acidentes, exigindo 9 terminações e emendas de cabos.

• Danos durante a instalação dos cabos: Tensão excessiva devido a extensões longas de cabos causou arranhões por objetos afiados, resultando em 13 incidentes de danos aos cabos.

• Mau acabamento das terminações de cabos: Falta de expertise técnica e procedimentos inadequados durante a instalação levaram à entrada de umidade na isolação dos cabos. Um total de 16 emendas e terminações de cabos foram fabricadas.

• Descargas de superfície nas terminações de cabos: Alta poluição proveniente de plantas de alto consumo de energia levou a contaminantes se depositando no equipamento de cabos. Superfícies sujas de terminações de cabos, combinadas com chuva ou tempo úmido, causaram descargas de superfície, danificando a isolação e levando a rompimentos. Nesses casos, 13 terminações de cabos foram substituídas.

2 Princípios para o Tratamento de Falhas de Aterramento em Cabos
Existem procedimentos padrão para o tratamento de falhas de aterramento em cabos de 35 kV. No entanto, em nossa agência, essas linhas de tensão servem principalmente consumidores de alta energia com capacidades individuais grandes (mínimo 12.500 kVA), cargas de fornecimento direto, carregamento pesado e correntes elevadas. 

A perda súbita de carga causa perturbações significativas na rede. Além disso, as falhas de aterramento em cabos são difíceis de localizar, e a duração prolongada das falhas aumenta os riscos. Se não forem resolvidas rapidamente, tais falhas podem ameaçar a segurança da rede, colocando demandas mais altas sobre os despachantes. Alguns clientes de 35 kV são minas de carvão ou plantas químicas — classificados como usuários críticos. Interrupções de energia para esses usuários podem levar a mortes, incêndios ou explosões. Portanto, os clientes são categorizados como gerais ou críticos, com os seguintes princípios de tratamento:

• Para clientes gerais (principalmente fábricas de carbeto de silício e ferroligas), assim que uma linha com falha é identificada, entre em contato imediatamente com o cliente para desconectar a carga e desenergizar a linha com falha. Para clientes não cooperativos, aplique a redução de carga com medidas de advertência.

• Para clientes críticos, como minas de carvão e plantas químicas, instrua-os a transferir a carga para fontes de energia de backup. Se não houver backup, prepare-se para a interrupção antes de tirar a linha com falha de serviço.

• Dada a forte capacidade de sobrecarga dos fornos de fundição, para subestações e linhas operando sob carga pesada a longo prazo, se a corrente exceder 90% da classificação do transformador de corrente, intensifique a monitorização, notifique os clientes para reduzir a carga e implemente um processo de três etapas: notificação → advertência → redução forçada de carga, para garantir a segurança do equipamento.

• Para clientes com falhas frequentes em cabos, exija inspeções de linha reforçadas e manutenção regular durante interrupções programadas, realizadas por contratados profissionais qualificados para garantir a operação confiável.

• Controle rigoroso da qualidade desde a origem: Para clientes de linha dedicada, exija a apresentação de toda a documentação relevante ao centro de despacho e a assinatura de um "Acordo de Despacho" antes da comissão. Clientes sem acordo assinado ou com documentação incompleta/insuficiente não serão conectados à rede.

• Para poços de cabos com excesso e densidade de cabos, recomenda-se limitar o número de cabos para prevenir a propagação de falhas e minimizar a escalada de incidentes.

3 Conclusão
A operação segura da rede requer não apenas despacho cuidadoso e dedicação, mas também o uso proficiente de ferramentas legais para proteger tanto as pessoas quanto o equipamento. Especialmente ao lidar com clientes de energia, o "Acordo de Despacho" deve ser totalmente utilizado para regular o comportamento do cliente, garantir a operação adequada e evitar disputas. É essencial compreender as características das linhas dos clientes, perfis de carga, capacidades e padrões de uso nas operações diárias, permitindo uma resposta rápida, precisa e decisiva a falhas, e garantindo a operação segura e estável da rede de energia.