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Aug 12, 2023

Difetti dei cavi di produzione di energia elettrica di Austin Energy

Tra il 2022 e il 2023, il Sand Hill Energy Center ha riscontrato due gravi difetti nel cablaggio, uno dei quali ha provocato un guasto ad arco. Queste sono state sorprese e hanno portato il team a prendere in considerazione ispezioni e

Tra il 2022 e il 2023, il Sand Hill Energy Center ha riscontrato due gravi difetti nel cablaggio, uno dei quali ha provocato un guasto ad arco. Queste sono state sorprese e hanno portato il team a prendere in considerazione ispezioni e test che non erano stati presi in considerazione in precedenza. Per fortuna nessuno è rimasto ferito, ma si trattava di due incidenti di troppo.

Il Sand Hill Energy Center è un impianto di produzione di energia della Austin Energy a Del Valle, in Texas. Il centro è un impianto da circa 600 MW, con metà della sua capacità in un'unità a ciclo combinato e l'altra metà in sei turbine a gas LM6000. Di questi ultimi sei, quattro facevano parte dell'impianto originario risalente al 2000, mentre gli altri due sono stati aggiunti nel 2010.

Nell'agosto 2022, le operazioni dell'impianto hanno ricevuto una serie inaspettata di allarmi, che indicavano il funzionamento dei relè di protezione. Dopo l'ispezione, un cavo di alimentazione da 4.160 V verso un edificio remoto mostrava segni di guasto da arco elettrico. All'interno dell'armadio c'erano indicazioni significative del verificarsi di un arco elettrico (Figura 1). Il segno più evidente era una piccola apertura in un cavo con rame parzialmente scorificato visibile.

1. Sede del guasto d'arco. Per gentile concessione: Austin Energy

I cavi di questo alimentatore scendono in un tombino e attraverso un condotto fino all'edificio remoto. Il tombino è risultato pieno d'acqua, ad una altezza superiore al livello delle condotte. Non era consuetudine pompare l'acqua prima di questo evento, ma il personale operativo ha pompato il tombino dopo l'evento. È risaputo in tutto il settore elettrico che i tombini, le sponde dei condotti e le condotte situate al di sotto del livello spesso si riempiono d'acqua; questo normalmente non è un problema.

Il relè di protezione linea SEL 751 associato a questa linea è dotato di fibra ottica per rilevare la luce nell'armadio. Quando il relè rileva sia una condizione di luce che di sovracorrente, viene considerato un evento di arco elettrico. Il relè agirà quindi per isolare il trasformatore ausiliario a monte per eliminare questo guasto. L'equazione di sgancio nel relè contiene termini per il rilevamento della luce (TOL) e il rilevamento di sovracorrente ad alta velocità (50PAF).

L'esame dei file degli eventi provenienti dal relè ha mostrato che prima dell'evento era presente una corrente RMS di 325 A con presenza di luce per un periodo di tempo sconosciuto. Ciò suggerisce che si sia verificata una scarica di energia inferiore per un periodo di tempo sconosciuto prima dell’evento. Ad un certo punto, il danno accumulato da questa scarica ha consentito un percorso conduttivo per un arco molto maggiore (11.000 A RMS), sufficiente a far scattare la protezione dell'alimentatore. Una volta raggiunto questo stato di intervento, l'arco si è dissolto entro due cicli di linea o 33,3 millisecondi.

C'era abbastanza gioco nel cavo rimasto nel tombino da poter rimuovere circa un metro per una nuova terminazione. I tecnici del reparto strumentazione, controlli ed impianto elettrico (ICE) hanno rimosso il segmento danneggiato ma non lo hanno reinstallato. Il cavo è rimasto in quello stato per circa tre settimane mentre il team valutava le opzioni.

Durante tutto questo tempo di inattività, il cavo continuava a perdere una piccola quantità di acqua attorno al conduttore. Inoltre, sul cavo si è formata una sostanza bianca e gessosa, che correva per gran parte del percorso fino a terra (Figura 2). Era presente anche sugli altri cavi di fase dell'armadio anche prima di questo evento. Questa sostanza è stata identificata dal produttore del cavo come risultato di una reazione di idrolisi del sigillante oleoso applicato sulla guaina del cavo.

2. Cavo tre settimane dopo. Per gentile concessione: Austin Energy

Alla fine, la domanda per le apparecchiature alimentate da questo circuito ha raggiunto un punto in cui è stato necessario rimettere in servizio l'alimentatore. I tecnici dell'ICE hanno effettuato misurazioni della resistenza di isolamento di tutti e tre i cavi di fase mentre erano isolati dall'apparecchiatura e nuovamente mentre erano collegati agli interruttori a valle. Poiché non esisteva un riferimento con cui confrontare, hanno testato allo stesso modo anche il cubicolo successivo, perché ha un carico e una durata di servizio identici. Poiché le letture erano simili, hanno riterminato il cavo e l'apparecchiatura è tornata in servizio senza incidenti. Al momento, Austin Energy sta definendo quando e come sostituire questi cavi, nonché come mantenere asciutto il tombino pompato.