Pourquoi les RMU tombent-ils en panne ? Condensation et fuite de gaz expliquées

1. Introduction

Les postes de jonction (RMUs) sont des équipements de distribution électrique primaire qui contiennent des interrupteurs de charge et des disjoncteurs dans un boîtier en métal ou non-métal. En raison de leur taille compacte, de leur structure simple, de leurs excellentes performances d'isolation, de leur faible coût, de leur facilité d'installation et de leur conception totalement étanche [1], les RMUs sont largement utilisés dans les systèmes de distribution à moyenne et basse tension du réseau électrique chinois [2], en particulier dans les systèmes de distribution à 10 kV. Avec la croissance économique et l'augmentation de la demande en électricité, les exigences en matière de sécurité et de fiabilité des systèmes d'alimentation électrique continuent de s'accroître [3]. Par conséquent, la technologie de fabrication des RMUs a progressé en conséquence. Cependant, des problèmes tels que la condensation et les fuites de gaz restent des pannes opérationnelles courantes.

2. Structure des postes de jonction

Un RMU enferme des composants clés—interrupteurs de charge, disjoncteurs, fusibles, sectionneurs, interrupteurs de terre, barres principales et barres de dérivation—dans un réservoir en acier inoxydable rempli de gaz SF₆ à une pression spécifique pour assurer la force d'isolation interne. Le réservoir de gaz SF₆ est principalement composé d'une coque en acier inoxydable, de traversées de câbles, de cônes latéraux, de fenêtres de visualisation, de dispositifs de soulagement de pression (disques de rupture), de vannes de chargement de gaz, de ports de jauge de pression et de tiges de mécanisme d'exploitation. Ces composants sont assemblés dans un boîtier entièrement étanche par soudage et joints d'étanchéité.

Les RMUs peuvent être classés de plusieurs manières :

• Selon le milieu d'isolation : RMUs à vide (utilisant des interrupteurs à vide) et RMUs SF₆ (utilisant du hexafluorure de soufre).

• Selon le type d'interrupteur de charge : RMUs à génération de gaz (utilisant des matériaux solides extincteurs d'arc) et RMUs à soufflet (utilisant de l'air comprimé pour l'extinction de l'arc).

• Selon la conception structurale : RMUs à réservoir commun (tous les composants dans une seule chambre) et RMUs à compartiments (chaque fonction dans un compartiment séparé) [4].

3. Types de pannes courantes dans les RMUs

Au cours d'une longue période d'exploitation, les RMUs subissent inévitablement diverses pannes en raison de multiples facteurs. Les plus courantes incluent la condensation (infiltration d'humidité) et les fuites de gaz.

3.1 Condensation dans les RMUs

Lorsqu'une condensation se produit à l'intérieur d'un RMU, des gouttelettes d'eau se forment et tombent sur les câbles sous l'effet de la gravité. Cela réduit les performances d'isolation des câbles, augmente la conductivité et peut entraîner des décharges partielles. Si elle n'est pas contrôlée, une exploitation prolongée dans de telles conditions peut entraîner des explosions de câbles—ou même une panne catastrophique du RMU [5]. De plus, comme la plupart des boîtiers et structures des RMUs sont en métal, l'humidité provoque la rouille des mécanismes d'exploitation et des composants du boîtier, raccourcissant ainsi la durée de vie de l'équipement.

3.2 Fuites de gaz dans les RMUs

Les enquêtes sur le terrain et chez les fabricants révèlent que les fuites de gaz des réservoirs de gaz des RMUs sont un problème répandu et sérieux. Une fois qu'une fuite se produit, la force d'isolation interne diminue. Même des opérations de commutation normales peuvent générer des surtensions transitoires dépassant la résistance diélectrique affaiblie, conduisant à une rupture d'isolation, à des courts-circuits entre phases et posant une menace majeure pour le fonctionnement sûr du système de puissance.

4. Causes des fuites de gaz dans les RMUs

Les fuites de gaz se produisent principalement aux joints soudés, aux joints dynamiques et aux joints statiques. Les fuites de soudure apparaissent généralement aux joints de superposition des panneaux, aux coins et là où des composants métalliques externes (par exemple, les traversées, les tiges) sont soudés au réservoir principal. Une pénétration incomplète, des micro-fissures ou une mauvaise qualité de soudage lors de la fabrication peuvent créer de minuscules chemins de fuite. Les joints dynamiques—comme ceux autour des tiges d'exploitation—sont sujets à l'usure au fil du temps, tandis que les joints statiques (par exemple, les joints entre flasques) peuvent se dégrader en raison du vieillissement, d'une compression inadéquate ou des cycles de température, entraînant une perte graduelle de gaz.