Hvorfor mislykkes RMUs? Kondensation & gaslekkage forklaret

1. Introduktion

Ringhovedenheder (RMUs) er primære strømforsyningsudstyr, der indeholder lastskalde og kreditskærmere i en metal- eller ikke-metalbeholder. På grund af deres kompakte størrelse, simple struktur, fremragende isoleringsydeevne, lav kostpris, let installation og tæt forseglet design [1], anvendes RMUs bredt i mellem- og lavspændingsstrømsystemer i Kinas strømnæt [2], især i 10 kV fordelingssystemer. Med økonomisk vækst og stigende elektricitetsbehov fortsætter kravene til sikkerhed og pålidelighed i strømforsyningsanlæg med at stige [3]. Dette har ført til fremskridt i RMU-produktionsteknologi. Problemer som kondensering og gaslekkage er dog stadig almindelige driftsfejl.

2. Struktur af Ringhovedenheder

En RMU omslutter nøglekomponenter—lastskalde, kreditskærmere, sikringer, afkoplingskontakter, jordningskontakter, hovedbusbarer og grenbusbarer—i en rustfri stålbeholder fyldt med SF₆-gas under et specifikt tryk for at sikre intern isoleringsstyrke. SF₆-gasbeholderen består hovedsageligt af en rustfri stålskal, kabelføringstoppet, sidekonicer, inspektionsvinduer, trykafgivende enheder (sprangdisker), gasspudsventiler, trykmålerport, og opereringsmekanismeskafter. Disse komponenter monteres sammen i en fuldt forseglet beholder ved hjælp af svarende og forseglingstæpper.

RMUs kan inddeles på flere måder:

• Efter isoleringsmedium: Vakuum RMUs (ved brug af vakuumafbrydere) og SF₆ RMUs (ved brug af sulfurhexafluorid).

• Efter lastskaltype: Gasproducerende RMUs (ved brug af faste bueudslukningsmaterialer) og puffer-type RMUs (ved brug af komprimeret luft til bueudslukning).

• Efter konstruktion: Almindelig tank RMUs (alle komponenter i én kammer) og enhedstype RMUs (hver funktion i separat kammer) [4].

3. Almindelige fejltyper i RMUs

Under langvarig drift opstår RMUs uundgåeligt forskellige fejl på grund af flere faktorer. De mest almindelige inkluderer kondensering (fugtindtrængen) og gaslekkage.

3.1 Kondensering i RMUs

Når kondensering opstår indeni en RMU, dannes vanddråber, der falder ned på kabler under gravitationskraft. Dette reducerer kablers isoleringsydeevne, øger ledningsevnen og kan føre til partielle udslag. Hvis dette ikke kontrolleres, kan langvarig drift under sådanne betingelser resultere i kablexplosioner—eller endda katastrofal RMU-nedbrydning [5]. Desuden, da de fleste RMU-beholdere og -konstruktioner er lavet af metal, forårsager fugt rødding af opereringsmekanismer og skabkomponenter, hvilket forkorter udstyrets levetid.

3.2 Gaslekkage i RMUs

Felt- og producentundersøgelser viser, at gaslekkage fra RMU-gastanke er et udbredt og alvorligt problem. Når lekkage opstår, falder den interne isoleringsstyrke. Selv normale skærmefunktioner kan generere midlertidige overspændinger, der overstiger den svækkede dielektriske styrke, hvilket fører til isoleringsnedbrydning, fase-fase kortslutninger og udgør en stor trussel mod det sikre drift af strømsystemet.

4. Årsager til gaslekkage i RMUs

Gaslekkage forekommer hovedsageligt ved svarede forbindelser, dynamiske forseglinger og statiske forseglinger. Svarelekkager forekommer ofte ved paneloverlappende forbindelser, hjørner og hvor eksterne metalkomponenter (f.eks. toppet, skafter) er svaret til hovedtanken. Ufuldstændig penetrering, mikrokvasninger eller dårlig svarkvalitet under produktion kan skabe små lekkageveje. Dynamiske forseglinger—som omkring opereringskafter—er udsat for slitage over tid, mens statiske forseglinger (f.eks. tæpper mellem flanger) kan forringes på grund af aldring, ukorrekt komprimering eller temperaturcyklus, hvilket fører til progressiv gaskrafttab.