Analisi dei guasti dei cavi di alimentazione: 6 lezioni critiche apprese

1. Rafforzare il monitoraggio delle condizioni e la diagnostica intelligente: conoscere i pericoli nascosti prima che si verifichino

Nel caso 1, un cavo in funzione da oltre 20 anni si è rotto durante il picco di consumo di energia a causa dell'invecchiamento dell'isolamento. Questo evidenzia l'enorme rischio di aspettando passivamente che si verifichino guasti. La tecnologia moderna offre strumenti potenti: La misurazione distribuita della temperatura in fibra (DTS) può rilevare in tempo reale le anomalie di temperatura sull'intera linea; il monitoraggio online delle scariche parziali (PD) può catturare con precisione i deboli segnali di scarica all'interno dell'isolamento, che rappresentano un segnale precoce di degrado dell'isolamento; in combinazione con strumenti offline come il rilevamento delle onde di oscillazione dei cavi (OWTS), viene costruito un sistema di valutazione multidimensionale. Grazie all'impiego di un sistema avanzato di monitoraggio delle scariche parziali, la National Grid del Regno Unito è riuscita a ridurre il tasso di guasti dei cavi chiave di oltre 40%, dimostrando l'efficacia della manutenzione predittiva.

2. Promuovere il rinnovamento attivo dei vecchi cavi, rifiutando il servizio oltre la loro durata di vita.

La lezione principale del Caso 1 punta direttamente alla invecchiamento dei cavi problema. Quando i cavi si avvicinano o superano la loro vita utile (di solito 20-30 anni), la loro affidabilità diminuisce drasticamente. È fondamentale identificare e pianificare in modo proattivo la sostituzione di tali beni. La scelta di nuovi materiali come il polietilene reticolato (XLPE) per sostituire il vecchio isolamento in carta oleata può migliorare notevolmente la resistenza al calore e le proprietà elettriche e meccaniche. Il rapporto del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti (DOE) ha sottolineato che la sostituzione sistematica delle vecchie infrastrutture è una direzione d'investimento chiave per migliorare la resilienza della rete, con significativi benefici economici a lungo termine.

3. Ottimizzazione della gestione dinamica del carico delle reti elettriche: riduzione del carico e dei cavi di raffreddamento

Caso 1: Il funzionamento a lungo termine ad alto carico dei cavi ha accelerato l'invecchiamento termico dell'isolamento. Gestione scientifica del carico è il fulcro dell'estensione della vita dei cavi. Ciò include: l'utilizzo di sistemi SCADA per monitorare i tassi di carico in tempo reale; la distribuzione accurata dei carichi sulla base di big data e previsioni meteorologiche; l'impostazione ragionevole di percorsi ridondanti nella pianificazione della rete per evitare il pieno carico a lungo termine di un singolo cavo. La strategia di trasferimento dinamico del carico della Tokyo Electric Power Company durante il picco estivo ha prevenuto efficacemente diversi potenziali guasti causati dal surriscaldamento.

4. Costruire un sistema di protezione collaborativo: Proteggere la linea di vita sotterranea

Il caso 2 ha causato gravi conseguenze a causa di danni alla costruzione. Per prevenire tali rischi, un rigoroso meccanismo di protezione collaborativa deve essere stabilito:

• Piattaforma di condivisione delle informazioni: Le aziende elettriche devono condividere dati GIS accurati sulle condutture sotterranee con le unità comunali e di comunicazione.
• Briefing pre-costruzione e firma obbligatori: Chiarire la posizione, la profondità di interramento e i requisiti di protezione dei cavi.
• Introduzione della tecnologia trenchless: Come la perforazione direzionale e il pipe jacking per ridurre i rischi di scavo diretto.
• Identificazione e monitoraggio fisico in loco: Segnalare chiaramente e supervisionare la costruzione di sezioni chiave. Lo standard IEEE 1283 fornisce linee guida dettagliate per la costruzione in prossimità di strutture elettriche.

5. Migliorare le capacità professionali del personale e la consapevolezza dei rischi: Costruire una solida linea di difesa "umana

Il caso 2 ha messo in luce il problema delle competenze e della consapevolezza insufficienti del personale addetto alla costruzione. Formazione professionale continua e costruzione culturale rigorosa sono indispensabili:

• Formazione mirata: Il personale addetto alla costruzione deve ricevere una formazione speciale sull'identificazione dei cavi, sulle misure di protezione e sulle procedure di emergenza e superare la valutazione.
• Supervisione dell'alimentazione: Per le operazioni in aree ad alto rischio, le aziende elettriche dovrebbero inviare personale per la supervisione e la guida in loco.
• Penetrazione della cultura della sicurezza: Integrare nella vita quotidiana il concetto di "ci sono cavi sottoterra, quindi siate prudenti nelle operazioni". Le normative tedesche sulla sicurezza sul lavoro (DGUV) prevedono norme obbligatorie sulle qualifiche e sulla formazione degli operatori impegnati in impianti sotterranei.

6. Migliorare il meccanismo di risposta intelligente alle emergenze: ogni secondo è importante per ridurre le perdite.

Entrambi i casi mostrano che risposta rapida e accurata alle emergenze è la chiave per controllare le perdite. Il moderno sistema di emergenza della rete elettrica dovrebbe integrare:

• Localizzazione intelligente dei guasti: Utilizzare tecnologie come le onde viaggianti e i metodi di impedenza per localizzare rapidamente i punti di guasto.
• Piattaforma di ottimizzazione e pianificazione delle risorse: Assegnare dinamicamente squadre di riparazione di emergenza, materiali e fonti di energia di riserva (come le sottostazioni mobili).
• Piani ed esercitazioni digitali: Creare una libreria di piani basata su scenari e ottimizzare i processi attraverso esercitazioni di simulazione. La rete elettrica di Singapore utilizza un sistema avanzato di gestione dei guasti e il suo tempo medio di riparazione (SAIDI) è tra i più alti al mondo, a testimonianza del valore di una risposta efficiente alle emergenze.

Sintesi

L'affidabilità dei cavi elettrici non è affatto casuale. Si basa su una profonda riflessione sugli insegnamenti dei casi e su azioni sistematiche:

1. La percezione prima di tutto: Affidarsi alla tecnologia di monitoraggio intelligente (DTS, PD) per passare da passiva ad attiva;
2. Basato sull'hardware: Eliminare con decisione i cavi di servizio scaduti e adottare materiali ad alte prestazioni (XLPE);
3. Funzionamento misurato: Creare condizioni di lavoro ottimali per i cavi attraverso una programmazione dinamica;
4. Protezione collaborativa della rete: Rompere le isole informative (piattaforma GIS) e collegare l'intera catena di costruzione;
5. Orientamento alle persone: Responsabilizzare continuamente il personale in prima linea e rendere la sicurezza un istinto;
6. L'emergenza è come la guerra: Utilizzare l'intelligenza (posizionamento rapido, programmazione delle risorse) per vincere la tempestività delle riparazioni di emergenza.

Solo integrando queste sei linee di difesa e formando un insieme organico, la "linea di vita sotterranea" della rete elettrica urbana potrà essere veramente indistruttibile e fornire energia inesauribile per la vitalità della società moderna. Ogni revisione di un guasto è un passo verso una maggiore resilienza.