Analiza obsługi awarii w liniach przesyłowych

Analiza obsługi awarii linii przesyłowych

Jako podstawowy element sieci energetycznej, linie przesyłowe są szeroko rozłożone i liczne, często narażone na różne warunki geograficzne i klimatyczne, co czyni je szczególnie podatnymi na uszkodzenia. Wśród typowych przyczyn można wymienić: przepięcia, zaniki izolacji spowodowane zanieczyszczeniami, uszkodzenie izolacji, zalesienie, oraz szkody zewnętrzne. Przewrót linii jest jednym z najczęstszych uszkodzeń w operacjach elektrowni i stacji transformatorowych, gdzie rodzajami uszkodzeń są: jednofazowe do ziemi, dwufazowe do ziemi, dwufazowe, oraz trójfazowe zwarcia. Spośród nich, uszkodzenia jednofazowe do ziemi są najbardziej powszechne, stanowiąc ponad 95% wszystkich uszkodzeń linii.

1. Analiza uszkodzeń linii przesyłowych

Uszkodzenia mogą być klasyfikowane jako przejściowe lub stałe:

• Stałe uszkodzenia są zwykle wynikiem defektów sprzętu lub pękniętych izolatorów, gdzie uszkodzenie trwa do momentu naprawy.

• Przejściowe uszkodzenia powstają z powodu przekroczeń izolatorów, powierzchniowych wyładowań spowodowanych mgłą lub śniegiem, odłamków niesionych przez wiatr, gałęzi drzew, lub kontaktu z zwierzętami, które mogą same się wyczyścić po krótkim czasie.
  Statystyki pokazują, że przejściowe uszkodzenia stanowią 70%–80% wszystkich uszkodzeń linii, co czyni je najbardziej częstymi.

1.1 Główne przyczyny przewrotu linii

(1) Zawalenie słupa: Zwykle występuje podczas silnych opadów deszczu, burz lub wiatrów o sile tornada, gdzie silne wiatry powodują zawalenie słupów przesyłowych.

(2) Przewrót spowodowany piorunami: Podczas burz, bezpośrednie uderzenia piorunów lub indukowane przepięcia mogą powodować przekroczenia izolatorów, co jest jednym z głównych powodów przewrotu.

(3) Szkody zewnętrzne: Obejmują nielegalne budownictwo, składowanie materiałów, koparki, kamieniołomy, sadzenie drzew, nieautoryzowane przyłącza, oraz kradzieże obiektów energetycznych w pasie odstępu, wszystkie te czynniki zagrożone są bezpieczeństwem linii.

(4) Oblodzenie przewodników i przewodów ziemnych: W zimie, nagromadzenie lodu zwiększa obciążenie mechaniczne, zmieniając obwisłość przewodników. Poważne oblodzenie może uszkodzić sprzęt, przerwać łańcuchy izolatorów, lub nawet spowodować zawalenie słupa lub pęknięcie przewodnika, prowadząc do przewrotu.

(5) Galopowanie przewodników: Gdy poziome wiatry wieją przez przewodniki, które stały się nieregularne z powodu lodu, siły aerodynamiczne mogą wywołać niskoczęstotliwościowe, wysokoprzemieszczalne oscylacje samoexcitacyjne - znane jako galopowanie. Galopowanie może powodować zwarcia między fazami, zwłaszcza w liniach ułożonych pionowo.

(6) Przekroczenia spowodowane ptakami: W obszarach o dużej populacji ptaków, stadka gniazdujące na poprzeczniach słupów mogą pozostawić odchody na łańcuchach izolatorów, redukując ich moc izolacyjną. W wilgotnych warunkach (deszcz, mgła), to może prowadzić do przekroczeń i uszkodzeń jednofazowych do ziemi.

(7) Przekroczenia spowodowane zanieczyszczeniami: Spalinowe i przemysłowe zanieczyszczenia osadzają się na powierzchni izolatorów, pogarszając ich wydajność izolacyjną. W wilgotnych warunkach (mgła, deszcz, rosa), to może prowadzić do przekroczeń i przewrotu linii.

1.2 Analiza incydentów przewrotu linii

(1) Stałe uszkodzenia: Jeśli ochrona relacyjna spełnia cztery kluczowe wymagania (selektywność, szybkość, czułość, i niezawodność) oraz przełączniki mają wystarczającą zdolność przerwania, stabilność systemu nie jest zwykle poważnie naruszona. W takich przypadkach można spróbować ponownego zaenergizowania (silnego wysyłania), z oczekiwaniem, że systemy ochronne prawidłowo izolują uszkodzoną linię. Lata doświadczeń operacyjnych nie pokazały przypadków, w których nieudane silne wysyłanie prowadziło do rozprzestrzeniania się awarii lub powiększania incydentów.

(2) Kontakt z obiektem zewnętrznym: Często powoduje pęknięcie przewodnika. Jeśli pęknięte są tylko kilka włókien, linia może kontynuować pracę przez pewien czas pod kontrolowanym obciążeniem.

(3) Uderzenia piorunów: Czasami, ze względu na długotrwałą rekonwalescencję izolacji, opóźnienie ponownego zamknięcia może być niewystarczające, prowadząc do nieudanego ponownego zamknięcia. Jednakże, doświadczenia operacyjne i statystyki wskazują, że szkody spowodowane piorunami są często niewielkie, a skuteczność ponownego zaenergizowania pozostaje wysoka.

(4) Nieudane ponowne zamknięcie po kaskadowym przewrocie: Przyczyna może być zidentyfikowana za pomocą zapisów działań ochrony i analiz technicznych. Po potwierdzeniu, można ręcznie otworzyć przełącznik, który nie zadziałał, a następnie spróbować ponownego zaenergizowania linii.

2. Ogólne procedury obsługi uszkodzeń linii

(1) W przypadku przejściowego uszkodzenia, gdy przełącznik przewraca i pomyślnie ponownie zamknął, personel operacyjny powinien zarejestrować czas, sprawdzić i udokumentować działanie ochrony linii i rejestratorów uszkodzeń, zweryfikować brak uszkodzeń wewnętrznego sprzętu, i zgłosić do dyspozytora.

(2) Dla linii wyposażonych w urządzenia synchronizujące, jeśli przełącznik przewraca i napięcie na linii jest potwierdzone w akceptowalnych warunkach synchronizacji, personel na miejscu może dokonać synchronizacji i ponownego połączenia bez czekania na rozkazy dyspozytora, a następnie zgłosić do dyspozytora.

(3) Jeśli kaskadowy przewrót jest spowodowany przez awarię przełącznika lub ochrony, personel operacyjny musi zidentyfikować i izolować punkt uszkodzenia przed ponownym zaenergizowaniem. Ponowne zamknięcie jest surowo zabronione do momentu identyfikacji przyczyny i izolacji uszkodzenia, aby zapobiec dalszemu rozprzestrzenianiu się.

(4) Jeśli przełącznik przewraca podczas konserwacji ochrony (z linia zaenergizowana), bez zapisu uszkodzenia i bez przewrotu po przeciwległej stronie, wszelkie prace na obwodach wtórnych powinny być natychmiast zatrzymane. Powinno się zbadać przyczynę, zgłosić do dyspozytora, a po podjęciu odpowiednich środków, można spróbować testowego ponownego zaenergizowania (może to być spowodowane nieusuniętymi kanałami ochrony lub przypadkowym dotknięciem).

(5) Po obsłudze uszkodzenia, personel musi sporządzić szczegółowe zapisy incydentów, liczniki przewrotów przełączników, i skompilować kompleksowy raport z miejsca zdarzenia na podstawie zapisów przewrotów, działań ochrony i urządzeń automatycznych, zapisów zdarzeń, zapisów uszkodzeń, i wydruków mikroprocesorowej ochrony.

(6) Po przewrocie linii, personel musi natychmiast ustalić:

• Które ochrony lub urządzenia automatyczne zadziałały;

• Czy przełącznik pomyślnie ponownie zamknął;

• Czy był to przewrót jednofazowy czy wielofazowy, i która faza;

• Czy napięcie pozostało na linii;

• Czy jest dostępny zapis uszkodzenia;

• Czy wydruki zdarzeń, centralne sygnały, i wskazania pulpitu ochrony są poprawne;

• Czy mikroprocesorowa ochrona wygenerowała raport;

• Inspekcja na miejscu rzeczywistej pozycji przełącznika i wszystkiego sprzętu po stronie linii na obecność zwarcia, ziemienia, przekroczenia, pękniętego przewodnika, pękniętej ceramiki, eksplozji, lub wyrzucenia oleju - niezależnie od tego, czy nastąpiło ponowne zamknięcie.

(7) Jeśli uszkodzenie powoduje przewrót przełącznika i nieudane ponowne zamknięcie, personel operacyjny powinien zarejestrować czas, zresetować alarmy, sprawdzić i udokumentować działania ochrony i rejestratorów uszkodzeń, potwierdzić brak uszkodzeń sprzętu, ustawić przełącznik sterujący w pozycji "po przewrocie", i zalogować liczbę przewrotów. Następne działania mogą obejmować:

• Dla kluczowych linii lub specjalnych okresów (np. gwarancja dostawy energii), po wizualnej inspekcji przełącznika, która nie wykazała żadnych anomalii, wyłączyć ponowne zamknięcie i spróbować jednego forsowanego zaenergizowania;

• W normalnych warunkach, jednostka utrzymania linii powinna zinspekcjonować kluczowe sekcje (np. przejścia nad drogami, liniami kolejowymi, mostami, rzekami, obszarami zamieszkania), aby potwierdzić brak anomalii. Po wyłączeniu ponownego zamknięcia, spróbować testowego zaenergizowania. Jeśli forsowane zaenergizowanie nie powiedzie się, można zastosować stopniowe zwiększanie napięcia, jeśli warunki to umożliwiają;

• Jeśli uszkodzenie jest towarzyszone wyraźnymi objawami (np. pożar, eksplozja), natychmiastowe forsowane zaenergizowanie jest zabronione. Najpierw należy zinspekcjonować sprzęt. Po pomyślnym zaenergizowaniu, prąd linii powinien być kontrolowany, a jednostka utrzymania powinna zostać natychmiast powiadomiona, aby zinspekcjonować linię i uzyskać dane dotyczące uszkodzenia;

• Dla linii jednoźródłowych, jeśli następuje przewrót i nieudane ponowne zamknięcie, personel na miejscu może natychmiast spróbować jednego forsowanego zaenergizowania bez czekania na rozkazy dyspozytora, a następnie zgłosić do dyspozytora.