Analyse der Unfallbehandlung in Übertragungsleitungen

Analyse der Behandlung von Störungen in Übertragungsleitungen

Als grundlegender Bestandteil des Stromnetzes sind Übertragungsleitungen weit verbreitet und zahlreich. Sie sind oft verschiedenen geografischen und klimatischen Bedingungen ausgesetzt, was sie anfällig für Störungen macht. Häufige Ursachen sind Überspannung, Verschmutzungsbrückenschlag, Isolierschäden, Baumwachstum und externe Schäden. Leitungsausfälle sind eine der häufigsten Störungen in Kraftwerken und Umspannwerken, wobei die Störfälle einschließen können: Einphasen-Erdschluss, Zweiphasen-Erdschluss, Zweiphasen-Kurzschluss und Dreiphasen-Kurzschluss. Unter diesen ist der Einphasen-Erdschluss am häufigsten, er macht über 95% aller Leitungsschäden aus.

1. Analyse von Störungen in Übertragungsleitungen

Störungen können als vorübergehend oder dauerhaft klassifiziert werden:

• Dauerhafte Störungen werden in der Regel durch Gerätefehler oder gebrochene Isolatoren verursacht, bei denen die Störung bis zur Reparatur andauert.

• Vorübergehende Störungen entstehen durch Isolatorbrückenschläge, Oberflächenentladungen aufgrund von Nebel oder Schnee, windgetriebenen Schutt, Bäumen oder Tierkontakt, die sich nach kurzer Zeit selbst beheben können. Statistiken zeigen, dass vorübergehende Störungen 70%–80% aller Leitungsschäden ausmachen und damit die häufigsten sind.

1.1 Hauptursachen für Leitungsausfälle

(1) Turmkollaps: Trifft normalerweise während schweren Wetterbedingungen wie Stürmen oder Wirbelwinden ein, wo starke Winde zu Strukturversagen oder dem Einsturz von Übertragungstürmen führen.

(2) Blitzinduzierte Ausfälle: Während Gewitter können direkte Blitzschläge oder induzierte Überspannungen Brückenschläge auf den Leitungen verursachen, was einer der Hauptgründe für Ausfälle ist.

(3) Externer Schaden: Beinhaltet illegale Bauarbeiten, Materialstapel, Grabungen, Steinbrüche, Bepflanzung, unbefugte Anbringungen und Diebstahl von Stromanlagen im Rechtezug, die alle die Sicherheit der Leitung bedrohen.

(4) Vereisung von Leiter und Erdkabel: Im Winter erhöht sich durch Eisbildung die mechanische Belastung und ändert die Durchhanghöhe der Leiter. Schwere Vereisung kann Hardware beschädigen, Isolatorenstangen brechen oder sogar zum Turmkollaps oder Leiterbruch führen, was zu Ausfällen führt.

(5) Leitergaloppieren: Wenn horizontale Winde über eisbedeckte, nicht mehr kreisförmige Leiter wehen, können aerodynamische Kräfte niedrigfrequente, hochamplitude selbstangeregte Oszillationen – bekannt als Galoppieren – hervorrufen. Galoppieren kann Phasen-zu-Phasen-Kurzschlüsse verursachen, insbesondere bei vertikal angeordneten Leitungen.

(6) Vogelbedingte Brückenschläge: In Gebieten mit hoher Vogelpopulation können sich Vögel auf Querstreben niederlassen und Kot auf Isolatorenstangen absetzen, was die Isolation schwächt. Bei feuchten Bedingungen (Regen, Nebel) kann dies zu Brückenschlägen und Einphasen-Erdschlüssen führen.

(7) Verschmutzungsbrückenschlag: Industrielle Ruß- und Abgasemissionen sammeln sich auf Isolatoren, was die Isolationsleistung mindert. Bei feuchten Bedingungen (Nebel, Regen, Tau) kann dies zu Brückenschlägen und Leitungsausfällen führen.

1.2 Analyse von Leitungsausfallvorfällen

(1) Dauerhafte Störungen: Wenn die Relais-Schutzanlagen die vier wesentlichen Anforderungen (Selektivität, Schnelligkeit, Empfindlichkeit und Zuverlässigkeit) erfüllen und die Schaltgeräte genügend Unterbrechungskapazität haben, wird die Systemstabilität im Allgemeinen nicht stark beeinträchtigt. In solchen Fällen kann versucht werden, eine erzwungene Wiedereinspeisung (starke Einspeisung) durchzuführen, wobei die Schutzsysteme erwartet werden, die defekte Leitung korrekt zu isolieren. Jahre der Betriebserfahrung haben gezeigt, dass es keine Fälle gab, in denen fehlgeschlagene starke Einspeisungen zu Kaskadenausfällen oder erweiterten Vorfällen führten.

(2) Kontakt mit Fremdkörpern: Führt oft zu Rissbildungen in den Leitersträngen. Wenn nur wenige Stränge gerissen sind, kann die Leitung unter kontrollierter Last in der Regel weiter betrieben werden.

(3) Blitzschläge: Manchmal reicht die Wiederherstellungszeit der Isolation aufgrund langer Insulationszeiten nicht aus, um erfolgreich wiederzuschalten. Allerdings zeigen Betriebserfahrungen und Statistiken, dass Blitzeinschläge oft geringfügig sind und die Erfolgsquote der erzwungenen Wiedereinspeisung hoch bleibt.

(4) Scheitern der Wiedereinspeisung nach Kaskaden-Ausfall: Die Ursache kann durch Schutzaktionenprotokolle und technische Analysen identifiziert werden. Nach Bestätigung kann der nicht auslösende Schalter manuell geöffnet und anschließend eine erzwungene Wiedereinspeisung der Leitung durchgeführt werden.

2. Allgemeine Verfahren zur Behandlung von Leitungsschäden

(1) Bei einem vorübergehenden Fehler, bei dem der Schalter ausfällt und erfolgreich wieder einrastet, sollten die Betriebskräfte die Zeit aufzeichnen, die Funktion der Leitungsschutz- und Fehleraufzeichnungsgeräte prüfen und dokumentieren, die Unversehrtheit der internen Ausrüstung bestätigen und die Daten an die Leitstelle melden.

(2) Für Leitungen mit Synchronisierungseinrichtungen, wenn der Schalter ausfällt und die Spannung auf der Leitung unter akzeptablen Synchronisationsbedingungen bestätigt wird, können die Ortskräfte die Synchronisation und Wiederverbindung ohne Wartezeit auf Anweisungen der Leitstelle durchführen und danach melden.

(3) Wenn ein Schalter- oder Schutzfehler zu einem Kaskaden-Ausfall führt, müssen die Betriebskräfte den Fehlerpunkt identifizieren und isolieren, bevor sie die Wiedereinspeisung durchführen. Bis die Ursache identifiziert und der Fehler isoliert ist, ist das Wiederschließen strikt verboten, um weitere Eskalationen zu verhindern.

(4) Wenn der Schalter während der Wartung des Schutzes (mit energisierter Leitung) ausfällt, ohne Fehleraufzeichnung und ohne Ausfall auf der Gegenseite, muss sofort alle Arbeiten an den Sekundärkreisen eingestellt werden. Die Ursache sollte untersucht und der Leitstelle gemeldet werden. Nach geeigneten Maßnahmen kann ein Testlauf zur Wiedereinspeisung versucht werden (möglicherweise aufgrund unentfernter Schutzkanäle oder versehentlicher Berührung).

(5) Nach der Behandlung des Fehlers müssen die Betriebskräfte detaillierte Vorfälle, Schalterausfallzahlen und eine umfassende Vor-Ort-Berichterstattung basierend auf Ausfallprotokollen, Schutz- und automatischen Geräteaktionen, Ereignisprotokollen, Fehleraufzeichnungen und Mikroprozessor-Schutzdrucke erstellen.

(6) Bei einem Leitungsausfall müssen die Betriebskräfte sofort feststellen:

• Welche Schutz- oder automatische Geräte aktiviert wurden;

• Ob der Schalter erfolgreich wieder eingerastet ist;

• Ob es sich um einen Einphasen- oder Mehrphasenausfall handelt und welche Phase;

• Ob Spannung auf der Leitung vorhanden ist;

• Ob eine Fehleraufzeichnung verfügbar ist;

• Ob Ereignisdrucke, zentrale Signale und Schutzpaneleinblendungen korrekt sind;

• Ob der Mikroprozessor-Schutz einen Bericht generiert hat;

• Eine Vor-Ort-Inspektion der tatsächlichen Schalterposition und aller Leitungsausrüstungen auf Anzeichen von Kurzschlüssen, Erdschlüssen, Brückenschlägen, gebrochenen Leitern, gebrochenem Porzellan, Explosionen oder Ölversprühung – unabhängig davon, ob Wiedereinspeisung erfolgte.

(7) Wenn ein Fehler zu einem Schalterausfall und fehlgeschlagener Wiedereinspeisung führt, sollten die Betriebskräfte die Zeit aufzeichnen, Alarmsignale zurücksetzen, die Funktion der Schutz- und Fehleraufzeichnungsgeräte prüfen und dokumentieren, die Unversehrtheit der Anlagenbestandteile bestätigen, den Schaltersteuerknopf in die Position "nach Ausfall" setzen und die Anzahl der Ausfälle protokollieren. Folgende Maßnahmen können ergriffen werden:

• Für wichtige Leitungen oder in besonderen Zeiträumen (z.B. bei großen Stromversorgungsgarantien), nach einer visuellen Inspektion des Schalters, bei der keine Auffälligkeiten festgestellt werden, die Wiedereinspeisung deaktivieren und einen erzwungenen Wiedereinspeisungsversuch durchführen;

• Unter normalen Bedingungen sollte die Leitungswartungseinheit wichtige Abschnitte (z.B. Kreuzungen über Straßen, Eisenbahnen, Brücken, Flüsse, Wohngebiete) auf Auffälligkeiten überprüfen. Nach Deaktivierung der Wiedereinspeisung kann ein Testlauf zur Wiedereinspeisung versucht werden. Wenn die erzwungene Wiedereinspeisung fehlschlägt, kann bei geeigneten Bedingungen eine schrittweise Spannungssteigerung angewendet werden;

• Wenn der Fehler offensichtliche Anzeichen (z.B. Feuer, Explosion) aufweist, ist eine sofortige erzwungene Wiedereinspeisung verboten. Die Ausrüstung muss zuerst überprüft werden. Nach erfolgreicher Wiedereinspeisung sollte der Leitungstrom gesteuert werden, und die Wartungseinheit sollte sofort informiert werden, um die Leitung zu inspizieren und schnellstmöglich die Fehlersdaten zu erhalten;

• Für Einquelllastleitungen, wenn der Ausfall eintritt und die Wiedereinspeisung fehlschlägt, können die Ortskräfte sofort einen erzwungenen Wiedereinspeisungsversuch durchführen, ohne auf Anweisungen der Leitstelle zu warten, und dann melden.