Γιατί αποτυγχάνουν οι RMUs; Εξήγηση της Κόνδυλου και Διάρροης Αερίων

1. Εισαγωγή

Τα κύκλια μενού (RMUs) είναι βασικό εξοπλισμός διανομής ρεύματος που φιλοξενούν στροφόρους φορτίου και ανατριχιαστές μέσα σε μεταλλική ή μη μεταλλική κάψυλη. Λόγω των μικρών διαστάσεών τους, της απλής δομής, της εξαιρετικής απομονωτικής απόδοσης, του χαμηλού κόστους, της εύκολης εγκατάστασης και της πλήρως σφραγισμένης σχεδίασης [1], τα RMUs είναι ευρέως χρησιμοποιούμενα σε μεσαίες και χαμηλές τάσεις στο δίκτυο ρεύματος της Κίνας [2], ειδικά σε συστήματα διανομής 10 kV. Με την οικονομική ανάπτυξη και την αυξανόμενη ζήτηση για ρεύμα, οι απαιτήσεις για ασφάλεια και αξιοπιστία στα συστήματα εφοδιασμού ρεύματος συνεχίζουν να αυξάνονται [3]. Ως αποτέλεσμα, η τεχνολογία κατασκευής RMUs έχει εξελιχθεί ανάλογα. Ωστόσο, θέματα όπως η συσσώρευση νεφώδους και η διαρροή αερίου παραμένουν κοινές λειτουργικές αποτυχίες.

2. Δομή των Κυκλικών Μονάδων

Ένα RMU περιβάλλει κλειδιά συστατικά - στροφόρους φορτίου, ανατριχιαστές, φωτοδοχεία, αποσυνδέστες, εδαφικούς ανατριχιαστές, κύριες μάστες και μάστες κλάδων - μέσα σε ανεπτυσσόμενη μεταλλική δοχείο που είναι γεμάτη με SF₆ αέριο σε συγκεκριμένη πίεση για να εξασφαλίσει την εσωτερική απομονωτική ισχύ. Το δοχείο SF₆ αποτελείται κυρίως από μεταλλική κάψυλη, καταναλωτικά κατανοδοχεία, πλευρικά κώνα, παράθυρα παρατήρησης, συστήματα αποσυμπίεσης (σπαστά δίσκα), βάλβανες φόρτισης αερίου, θύρες μετρητών πίεσης και πάτακες λειτουργικών μηχανισμών. Αυτά τα συστατικά συνδέονται σε ένα πλήρως σφραγισμένο κάψυλο μέσω συγκόλλησης και σφραγίδων.

Τα RMUs μπορούν να ταξινομηθούν με διάφορους τρόπους:

• Ανάλογα με το απομονωτικό μέσο: RMUs κενού (χρησιμοποιώντας διακόπτες κενού) και SF₆ RMUs (χρησιμοποιώντας εξαφθαλίο).

• Ανάλογα με τον τύπο στροφόρου φορτίου: Gas-generating RMUs (χρησιμοποιώντας στερεά υλικά εξαφθαλίσματος) και puffer-type RMUs (χρησιμοποιώντας συμπιεσμένο αέριο για εξαφθαλίσματο).

• Ανάλογα με τη δομική σχεδία: Common-tank RMUs (όλα τα συστατικά σε ένα κάψυλο) και unit-type RMUs (κάθε λειτουργία σε ξεχωριστό κάψυλο) [4].

3. Κοινοί Τύποι Σφαλμάτων σε RMUs

Κατά τη μακρά λειτουργία, τα RMUs αναπόφευκτα αντιμετωπίζουν διάφορα σφάλματα λόγω πολλών παραγόντων. Τα πιο κοινά περιλαμβάνουν συσσώρευση νεφώδους (εισαγωγή υγρασίας) και διαρροή αερίου.

3.1 Συσσώρευση Νεφώδους σε RMUs

Όταν συμβαίνει συσσώρευση νεφώδους μέσα σε ένα RMU, δημιουργούνται κατακόρυφες σταγόνες που πέφτουν στα καλώδια. Αυτό μειώνει την απομονωτική απόδοση των καλωδίων, αυξάνει την ηλεκτρογενή κατανομή και μπορεί να οδηγήσει σε μερική διάρρηξη. Εάν δεν ελεγχθεί, η μακρά λειτουργία σε τέτοιες συνθήκες μπορεί να οδηγήσει σε εκρήξη των καλωδίων ή ακόμη και σε καταστροφική αποτυχία RMU [5]. Επιπλέον, αφού τα περισσότερα κάψυλα και δομές RMU είναι κατασκευασμένα από μέταλλο, η υγρασία προκαλεί οξείδωση των λειτουργικών μηχανισμών και των συστατικών του κάψυλου, μειώνοντας τη διάρκεια ζωής του εξοπλισμού.

3.2 Διαρροή Αερίου σε RMUs

Οι ερευνές στο πεδίο και από τους κατασκευαστές αποδεικνύουν ότι η διαρροή αερίου από τα δοχεία RMU είναι ένα ευρέως διαδεδομένο και σοβαρό ζήτημα. Όταν συμβαίνει διαρροή, η εσωτερική απομονωτική ισχύς μειώνεται. Ακόμη και οι φυσικές επιχειρήσεις ανάκαμψης μπορούν να παράγουν προσωρινές υπερτάσεις που υπερβαίνουν την αδύναμη ηλεκτροστατική αντοχή, οδηγώντας σε διάρρηξη απομόνωσης, μεταξύ φάσεων σύνδεσης και δημιουργώντας μεγάλη απειλή για την ασφάλεια της λειτουργίας του συστήματος ρεύματος.

4. Αιτίες Διαρροής Αερίου σε RMUs

Η διαρροή αερίου συμβαίνει κυρίως σε συνδέσεις συγκόλλησης, δυναμικές σφραγίδες και στατικές σφραγίδες. Οι διαρροές συγκόλλησης συνήθως εμφανίζονται σε συνδέσεις επικάλυψης, γωνίες και σε σημεία όπου εξωτερικά μεταλλικά συστατικά (π.χ. κατανοδοχεία, πάτακες) είναι συγκολλημένα με το κύριο δοχείο. Η ανεπαρκής επέκταση, οι μικροσκοπικές ρωγμές ή η κακή ποιότητα συγκόλλησης κατά την κατασκευή μπορεί να δημιουργήσει μικρές διαδρομές διαρροής. Οι δυναμικές σφραγίδες, όπως αυτές γύρω από τους λειτουργικούς πάτακες, είναι ευάλωτες σε ηλικιακή σύνθεση, ενώ οι στατικές σφραγίδες (π.χ. παλάμια μεταξύ φλάντζων) μπορεί να επιδεινωθούν λόγω γήρανσης, ανεπαρκούς συμπίεσης ή κύκλων θερμοκρασίας, οδηγώντας σε σταδιακή απώλεια αερίου.