Причины заземления кабельных линий и принципы обработки инцидентов

Наша подстанция 220 кВ расположена далеко от городского центра, в удаленной зоне, окруженной преимущественно промышленными районами, такими как Ланьшань, Хэбин и Таша. Основные потребители с высокой нагрузкой в этих районах, включая заводы по производству карбида кремния, ферросплавов и карбида кальция, составляют около 83,87% общей нагрузки нашего управления. Подстанция работает на напряжениях 220 кВ, 110 кВ и 35 кВ.

Сторона низкого напряжения 35 кВ主要用于向铁合金和碳化硅工厂供电。这些高能耗工厂建在靠近变电站的地方，导致负荷重、馈线短且污染严重。这些馈线主要通过电缆连接，共用一个电缆沟。因此，任何线路故障都会对变电站构成重大风险。本文分析了35千伏线路故障的原因，并讨论了相应的对策。2010年2月，我局下属的一座220千伏变电所频繁发生35千伏II母线和35千伏III母线接地故障，详情见表1。

1 Анализ причин заземления кабельных линий
Согласно статистике нашего управления за 2010 год, основные причины отказов кабельных линий были следующими:

• Температурные воздействия: На предприятиях, таких как "Саньюй Химикал", высокие температуры в трансформаторах печей и концевых муфтах кабелей привели к пробою изоляции. Таких случаев было около 18, потребовалось изготовить 15 концевых муфт.

• Высокая плотность кабелей в кабельных каналах: На заводе ферросплавов "Ронгшэн Инбэй" крышки колодцев падали и повреждали кабели в канале, вызывая короткие замыкания и пожары, которые затрагивали кабели других предприятий. Всего было выполнено 51 соединение кабелей.

• Серьезное перегрузка клиентов: Предприятия, такие как "Хуанхэ Ферросплавы", "Пеншенг Металлургия", "Линьюн Химикал" и "Ронгшэн Инбэй Ферросплавы", эксплуатировали кабели в условиях длительного перегруза, ускоряя старение кабелей и увеличивая их температуру. Особенно летом, при высоких температурах, тепловое напряжение приводило к пробою изоляции кабелей и концевых муфт, потребовалось изготовить около 50 концевых муфт.

• Механические повреждения: Экскаваторы во время строительства и земляных работ разрывали кабели, вызывая разрушения и повреждения изоляции. Всего было выполнено 25 соединений и концевых муфт.

• Проблемы качества кабеля: Дефекты, такие как пузыри в изоляции или повреждение экрана при производстве, привели к 9 авариям, потребовалось изготовить 9 концевых муфт и соединений.

• Повреждения при прокладке кабеля: Избыточное натяжение при длинных трассах кабеля приводило к его скольжению о острые предметы, что вызвало 13 случаев повреждения кабеля.

• Низкое качество монтажа концевых муфт: Недостаточная техническая квалификация и неправильные процедуры при установке приводили к попаданию влаги в изоляцию кабеля. Всего было выполнено 16 соединений и концевых муфт.

• Поверхностный разряд на концевых муфтах: Сильное загрязнение от высокоэнергетических предприятий приводило к оседанию загрязняющих веществ на оборудовании кабелей. Грязные поверхности концевых муфт, в сочетании с дождем или влажной погодой, вызывали поверхностные разряды, повреждая изоляцию и приводя к пробоям. В таких случаях было заменено 13 концевых муфт.

2 Принципы обработки кабельных заземлений
Существуют стандартные процедуры для обработки заземлений кабелей 35 кВ. Однако в нашем управлении эти линии напряжения в основном обслуживают высокоэнергетических потребителей с большой индивидуальной мощностью (минимум 12 500 кВА), прямые нагрузки, высокую загрузку и большие токи. 

Неожиданное снятие нагрузки вызывает значительные нарушения в сети. Кроме того, заземления кабелей трудно локализовать, и длительное время устранения неисправностей увеличивает риски. Если не устранить такие неисправности своевременно, они могут угрожать безопасности сети, что предъявляет более высокие требования к диспетчерам. Некоторые потребители 35 кВ — это угольные шахты или химические заводы, классифицируемые как критически важные пользователи. Отключение электроэнергии для этих пользователей может привести к жертвам, пожарам или взрывам. Поэтому клиенты классифицируются как обычные или критически важные, с следующими принципами обработки:

• Для обычных клиентов (в основном заводы по производству карбида кремния и ферросплавов) после определения неисправной линии немедленно свяжитесь с клиентом, чтобы отключить нагрузку и быстро обесточить неисправную линию. Для непослушных клиентов применяйте принудительное снятие нагрузки с предупредительными мерами.

• Для критически важных клиентов, таких как угольные шахты и химические заводы, инструктируйте их переключить нагрузку на резервные источники питания. Если резерва нет, подготовьте план отключения перед выводом неисправной линии из эксплуатации.

• Учитывая высокую перегрузочную способность плавильных печей, для подстанций и линий, работающих длительное время под высокой нагрузкой, если ток превышает 90% номинального значения трансформатора тока, усиливайте мониторинг, уведомляйте клиентов о снижении нагрузки и реализуйте трехэтапный процесс: уведомление → предупреждение → принудительное снятие нагрузки, чтобы обеспечить безопасность оборудования.

• Для клиентов с частыми отказами кабелей требуйте усиленного осмотра линий и регулярного технического обслуживания во время запланированных отключений, выполняемого квалифицированными профессиональными подрядчиками, чтобы обеспечить надежную работу.

• Строгий контроль качества с самого начала: Для клиентов, использующих выделенные линии, требуется предоставление всей необходимой документации в диспетчерский центр и заключение "Договора о диспетчеризации" до ввода в эксплуатацию. Клиенты без подписанного договора или с неполным/недостаточным пакетом документов не должны быть подключены к сети.

• Для кабельных каналов с избыточным и плотным размещением кабелей рекомендуется ограничить количество кабелей, чтобы предотвратить распространение неисправностей и минимизировать масштаб инцидентов.

3 Заключение
Безопасная работа сети требует не только тщательного диспетчерирования и преданности, но и умелого использования правовых инструментов для защиты как персонала, так и оборудования. Особенно при работе с энергетическими клиентами, "Договор о диспетчеризации" должен быть полностью использован для регулирования поведения клиентов, обеспечения правильной работы и предотвращения споров. Необходимо понимать характеристики линий клиентов, профили нагрузки, мощности и режимы использования в повседневной работе, что позволяет быстро, точно и решительно реагировать на неисправности, обеспечивая безопасную и стабильную работу энергосистемы.