لماذا تفشل وحدات التحكم في الوسط؟ شرح لتكتل الرطوبة وتسرب الغاز
1. المقدمة
وحدات الحلقة الرئيسية (RMUs) هي معدات توزيع كهرباء رئيسية تحتوي على أجهزة التحكم في الحمل والمفاتيح الكهربائية داخل غلاف معدني أو غير معدني. نظرًا لحجمها الصغير وبنائها البسيط وأدائها العازل الممتاز وتكلفتها المنخفضة وسهولة تركيبها والتصميم المغلق تمامًا [1]، فإن RMUs تستخدم على نطاق واسع في أنظمة الطاقة المتوسطة والمنخفضة الجهد في شبكة الصين [2]، خاصة في أنظمة التوزيع بـ 10 كيلوفولت. مع النمو الاقتصادي وزيادة الطلب على الكهرباء، تستمر متطلبات السلامة والموثوقية في أنظمة التزويد بالطاقة في الارتفاع [3]. نتيجة لذلك، تطورت تقنية تصنيع RMUs بشكل متناسب. ومع ذلك، لا تزال مشاكل مثل التكاثف والتسرّب الغازي من الأعطال التشغيلية الشائعة.
2. بنية وحدات الحلقة الرئيسية
تحتوي RMU على المكونات الأساسية - أجهزة التحكم في الحمل والمفاتيح الكهربائية والصمامات القاطعة والأجهزة الفاصلة ومفاتيح التأريض والحافلات الرئيسية والحافلات الفرعية - داخل خزان غاز من الفولاذ المقاوم للصدأ مملوء بغاز SF₆ تحت ضغط محدد لضمان قوة العزل الداخلي. يتكون خزان غاز SF₆ بشكل أساسي من غلاف فولاذي مقاوم للصدأ وأدوات التوصيل الكابلية والمخروط الجانبي والنافذة المشاهدة وأجهزة الإغاثة من الضغط (الأقراص الانفجارية) وأجهزة شحن الغاز وأماكن مؤشرات الضغط وأعمدة آليات التشغيل. يتم تجميع هذه المكونات في مغلق تمامًا من خلال اللحام والغaskets.
يمكن تصنيف RMUs بعدة طرق:
حسب الوسط العازل: وحدات RMU الفراغية (استخدام المقاطع الفراغية) ووحدات RMU SF₆ (استخدام سلفور هكسافلوري).
حسب نوع جهاز التحكم في الحمل: وحدات RMU التي تولد الغاز (استخدام مواد إطفاء القوس الصلبة) ووحدات RMU ذات النوع المضغوط (استخدام الهواء المضغوط لإطفاء القوس).
حسب التصميم الهيكلي: وحدات RMU ذات الخزان المشترك (جميع المكونات في حجرة واحدة) ووحدات RMU من النوع الفردي (كل وظيفة في حجرة منفصلة) [4].
3. أنواع الأعطال الشائعة في وحدات RMU
خلال العملية الطويلة الأمد، تتعرض RMUs حتمًا لأعطال مختلفة بسبب عوامل متعددة. الأكثر شيوعًا تشمل التكاثف (دخول الرطوبة) والتسرّب الغازي.
3.1 التكاثف في وحدات RMU
عند حدوث التكاثف داخل وحدة RMU، تتشكل قطرات الماء وتسقط على الكابلات تحت تأثير الجاذبية. هذا يقلل من أداء عزل الكابلات ويزيد من التوصيل وقد يؤدي إلى تفريغ جزئي. إذا لم يتم التعامل مع هذه الحالة، يمكن أن يؤدي الاستمرار في العمل تحت هذه الظروف لفترات طويلة إلى انفجار الكابلات - أو حتى فشل كارثي لوحدة RMU [5]. بالإضافة إلى ذلك، بما أن معظم أغطية وحدات RMU وهياكلها مصنوعة من المعدن، فإن الرطوبة تسبب صدأ الآليات التشغيلية والمكونات الداخلية، مما يقصر عمر الخدمة للمعدات.
3.2 التسرّب الغازي في وحدات RMU
تظهر التحقيقات الميدانية والصناعية أن تسرب الغاز من خزانات غاز RMU هو مشكلة شائعة وخطيرة. بمجرد حدوث التسرب، تنخفض قوة العزل الداخلي. حتى عمليات التحويل العادية يمكن أن تنتج فولتات عابرة تتجاوز قوة العزل المضعف، مما يؤدي إلى انهيار العزل وإنشاء قصر بين الأطوار وتقديم تهديد كبير لتشغيل النظام الكهربائي بأمان.
4. أسباب التسرّب الغازي في وحدات RMU
يحدث التسرّب الغازي بشكل أساسي في مفاصل اللحام والختم الديناميكي والختم الثابت. غالبًا ما تظهر تسريبات اللحام في مفاصل التداخل والزوايا وفي الأماكن التي يتم فيها لحام المكونات الخارجية المعدنية (مثل الأدوات التوصيلية والأعمدة) إلى الخزان الرئيسي. قد تؤدي الاختراق غير الكامل والشقوق الدقيقة أو جودة اللحام السيئة أثناء التصنيع إلى خلق مسارات تسرب صغيرة. الختم الديناميكي - مثل تلك حول أعمدة التشغيل - عرضة للتآكل مع مرور الوقت، بينما قد يتدهور الختم الثابت (مثل gaskets بين الفلينكات) بسبب الشيخوخة أو الضغط غير المناسب أو دورة درجة الحرارة، مما يؤدي إلى فقدان تدريجي للغاز.
