چرا RMUها شکست می‌خورند؟ توضیح درباره کنده شدن و روانشدن گاز

1. مقدمه

واحدهای حلقه اصلی (RMUs) تجهیزات توزیع برق اصلی هستند که دکمه‌های بار و قطع کننده‌ها را در یک پوشش فلزی یا غیرفلزی جای داده‌اند. به دلیل اندازه کوچک، ساختار ساده، عملکرد عایق بندی عالی، هزینه کم، نصب آسان و طراحی کاملاً بسته [1]، RMUs در سیستم‌های برق متوسط و کم ولتاژ شبکه برق چین [2] به طور گسترده استفاده می‌شوند، به ویژه در سیستم‌های توزیع 10 kV. با رشد اقتصادی و افزایش تقاضای برق، نیاز به ایمنی و قابلیت اطمینان در سیستم‌های تأمین برق ادامه دارد [3]. به عنوان نتیجه، فناوری تولید RMU نیز به طور متناسب پیشرفت کرده است. با این حال، مشکلاتی مانند تراکم و نشت گاز همچنان از شکست‌های عملیاتی رایج هستند.

2. ساختار واحدهای حلقه اصلی

یک RMU مولفه‌های کلیدی—دکمه‌های بار، قطع کننده‌ها، ابرق، جداکننده‌ها، کلیدهای زمین، میله‌های اصلی و شاخه‌ها—را در یک ظرف گازی از پولاد ضدزنگ با فشار خاص SF₆ برای تضمین قدرت عایق بندی داخلی جای داده است. ظرف گازی SF₆ عمدتاً شامل پوسته پولاد ضدزنگ، بوشینگ‌های عبور کابل، مخروط‌های جانبی، پنجره‌های مشاهده، دستگاه‌های تخلیه فشار (پلاک‌های منفجر)، شیرهای شارژ گاز، پورت‌های داشبورد فشار و محورهای مکانیسم عملیاتی است. این مولفه‌ها از طریق جوشکاری و لایه‌های بسته‌سازی به یک پوشش کاملاً بسته تبدیل می‌شوند.

RMUs می‌توانند به چند روش دسته‌بندی شوند:

• بر اساس مedium عایق بندی: RMUs خلاء (با استفاده از ممانعت‌کننده‌های خلاء) و RMUs SF₆ (با استفاده از سولفور هگزافلورید).

• بر اساس نوع دکمه بار: RMUs تولید گاز (با استفاده از مواد خاموش کننده قوس جامد) و RMUs پافر (با استفاده از هوا فشرده برای خاموش کردن قوس).

• بر اساس طراحی ساختاری: RMUs رزروواره مشترک (همه مولفه‌ها در یک کامره) و RMUs واحدی (هر عملکرد در یک کامره جداگانه) [4].

3. انواع خطاهای رایج در RMUs

در طول عملیات بلندمدت، RMUs به دلیل عوامل مختلف از خطاهای متنوعی رنج می‌برند. مهم‌ترین آن‌ها شامل تراکم (ورود رطوبت) و نشت گاز هستند.

3.1 تراکم در RMUs

وقتی تراکم در داخل یک RMU رخ می‌دهد، قطرات آب تشکیل می‌شوند و تحت تأثیر گرانش روی کابل‌ها می‌افتند. این کار عملکرد عایق بندی کابل را کاهش می‌دهد، هدایت الکتریکی را افزایش می‌دهد و ممکن است منجر به تخلیه محلی شود. اگر بدون نظارت باقی بماند، عملیات طولانی مدت در چنین شرایطی می‌تواند منجر به انفجار کابل‌ها یا حتی شکست کاتاستروفیک RMU شود [5]. علاوه بر این، از آنجا که بیشتر پوشش‌ها و ساختارهای RMU از فلز ساخته شده‌اند، رطوبت موجب زنگ زدن مکانیزم‌های عملیاتی و مولفه‌های کابین می‌شود که عمر مفید تجهیزات را کاهش می‌دهد.

3.2 نشت گاز در RMUs

تحقیقات میدانی و سازنده‌ها نشان می‌دهند که نشت گاز از ظرف گازی RMU یک مسئله گسترده و جدی است. هنگامی که نشت رخ می‌دهد، قدرت عایق بندی داخلی کاهش می‌یابد. حتی عملیات قطع و وصل عادی می‌تواند ولتاژهای فراگذری تولید کند که قدرت دی الکتریکی ضعیف شده را فراتر می‌برد، منجر به شکست عایق بندی، کوتاه شدن فاز به فاز و تهدید بزرگی برای عملیات ایمن سیستم برق می‌شود.

4. علل نشت گاز در RMUs

نشت گاز عمدتاً در اتصالات جوشکاری، مهر و موم‌های پویا و مهر و موم‌های ثابت رخ می‌دهد. نشت‌های جوشکاری معمولاً در اتصالات همپوشانی صفحه، گوشه‌ها و جایی که مولفه‌های فلزی خارجی (مانند بوشینگ‌ها، محورها) به ظرف اصلی جوشکاری شده‌اند، ظاهر می‌شوند. نفوذ ناقص، ترک‌های میکروسکوپی یا کیفیت جوشکاری ضعیف در زمان تولید می‌تواند مسیرهای نشت کوچک ایجاد کند. مهر و موم‌های پویا—مانند آنهایی که حول محورهای عملیاتی قرار دارند—به مرور زمان ممکن است دچار سایش شوند، در حالی که مهر و موم‌های ثابت (مانند لایه‌های بین فلانژ‌ها) ممکن است به دلیل سالخوردگی، فشرده شدن نامناسب یا چرخه‌های دما، تجزیه شده و منجر به از دست دادن تدریجی گاز شوند.