Miksi RMU:t epäonnistuvat? Kondensaation ja kaasun vuodon selitys

1. Johdanto

Säilöyksiköt (RMU) ovat ensisijaisia sähköjakelulaitteita, jotka sisältävät kuormituksen kytkimet ja katkaisimet metallisessa tai ei-metallinisessa kotelossa. Niiden kompakti koko, yksinkertainen rakenne, erinomainen eristysominaisuus, alhainen hinta, helppo asennus ja täysin tiivisteinen suunnittelu [1] tekevät RMU:ista laajasti käytettyjä keski- ja matalajännitejärjestelmissä Kiinan sähköverkossa [2], erityisesti 10 kV jakelujärjestelmissä. Taloudellisen kasvun ja sähkökysynnän lisääntyessä vaatimukset sähköntoimituksen turvallisuudelle ja luotettavuudelle jatkuvat nousussa [3]. Tämän seurauksena RMU:n valmistustekniikka on kehittynyt vastaavasti. Kuitenkin ilmiöt, kuten kondensaatio ja kaasuvuoto, ovat edelleen yleisiä toimintohäiriöitä.

2. Säilöyksikön rakenne

RMU sulkee tärkeät komponentit—kuormituksen kytkimet, katkaisimet, sekundäärivalot, erottimet, maan kytkimet, pääbusbarit ja haarabusbaret—taitelevan teräskaasutankon sisään, joka on täytetty SF₆-kaasulla tiettyyn paineeseen varmistaakseen sisäisen eristyksen vahvuuden. SF₆-kaasutankko koostuu pääasiassa teräsrunkosta, kaapeliputkien läpimenoksisista, sivukartioista, näkyvyyden ikkunoista, paineen vapautuslaitteista (purkupainelaatikoista), kaasuvarastovalvoista, painemittarin portteista ja toimintamekanismin vaunuihin. Nämä komponentit kootaan kokonaan tiivisteiseksi koteloksi hitaus- ja tiivistelevillä gasketilla.

RMU:t voidaan luokitella usealla tavalla:

• Erityisesti eristyksessä: Vakuumpumput (käyttäen vakuumpurkinta) ja SF₆ RMU:t (käyttäen heksafluoridia).

• Kuormituksen kytkimen tyypin mukaan: Kaasupumput (käyttäen kiinteää kaasupurkinta) ja puffertyyppiset RMU:t (käyttäen pakattua ilmaa kaasupurkinta varten).

• Rakenteen mukaan: Yhteistankoinen RMU:t (kaikki komponentit yhdessä huoneessa) ja yksikkötyyppiset RMU:t (jokainen toiminto omassa huoneessa) [4].

3. Yleiset RMU:n vika-tyypit

Pitkäaikaisessa toiminnassa RMU:t kohtaavat väistämättä monia vikoja useiden tekijöiden vuoksi. Yleisimpinä niistä ovat kondensaatio (kosteuden pääsy) ja kaasuvuoto.

3.1 Kondensaatio RMU:ssa

Kun kondensaatio tapahtuu RMU:n sisällä, vesipisarat muodostuvat ja putoavat gravitaation vaikutuksesta kaapeleille. Tämä vähentää kaapelin eristysominaisuuksia, lisää johtavuutta ja saattaa johtaa osittaiseen purkintaan. Jos tilanne jätetään huomiotta, pitkäaikainen toiminta sellaisissa olosuhteissa voi johtaa kaapelin räjähtämiseen – tai jopa katastrofaaliseen RMU:n epäonnistumiseen [5]. Lisäksi, koska useimmat RMU:n kotelot ja rakenteet on valmistettu metallista, kosteus aiheuttaa toimintomekanismien ja kabinetin komponenttien rostenemisen, lyhentäen laitteen käyttöikää.

3.2 Kaasuvuoto RMU:ssa

Kenttä- ja valmistajan tutkimukset osoittavat, että RMU:n kaasutankosta tapahtuva kaasuvuoto on yleinen ja vakava ongelma. Kun vuoto tapahtuu, sisäinen eristysvahvuus laskee. Jopa normaalit kytkentätoiminnot voivat tuottaa väliaikaisia ylivoltteja, jotka ylittävät heikennyt dielektrinen vahvuus, mikä johtaa eristysromahdukseen, vaihevälin väliseen lyhytsulkemaan ja muodostaa merkittävän uhkan sähköjärjestelmän turvalliseen toimintaan.

4. RMU:n kaasuvuodon syyt

Kaasuvuoto tapahtuu pääasiassa hitatuissa yhdisteissä, dynaamisissa tiivisteissä ja staattisissa tiivisteissä. Hitaudenvuodot ovat yleisiä paneelien päällekkäisyysyhdisteissä, kulmissa ja ulkopuolisten metallikomponenttien (esimerkiksi putkien, vaunuja) yhdisteissä päätankoon. Puutteellinen läpäisy, mikrorekisterit tai huono hitauslaatu valmistuksen aikana voivat luoda pieniä vuotojen reittejä. Dynaamiset tiivistykset, kuten toimintavaunuja ympäröivät, voivat kuljettaa ajan myötä, kun taas staattiset tiivistykset (esimerkiksi flanssien välistä gasketti) voivat heikentyä vanhenemisen, väärän puristuksen tai lämpötilan vaihtelun vuoksi, mikä johtaa asteittaiseen kaasuhäviöön.