Waarom mislukken RMU's? Condensatie en gaslek uitgelegd

1. Inleiding

Ringmainunits (RMU's) zijn primaire elektriciteitsverdelingsapparatuur die belastingschakelaars en schakelaars in een metalen of niet-metalen behuizing bevatten. Vanwege hun compacte grootte, eenvoudige structuur, uitstekende isolatieprestaties, lage kosten, gemakkelijke installatie en volledig gesloten ontwerp [1] worden RMU's wijdverspreid gebruikt in middel- en laagspannings elektriciteitsnetwerken in China [2], vooral in 10 kV distributiesystemen. Met economische groei en toenemende elektriciteitsvraag stijgen de eisen aan veiligheid en betrouwbaarheid van elektriciteitsvoorzieningssystemen voortdurend [3]. Hierdoor is de vervaardigingstechnologie van RMU's evenredig geavanceerd. Echter, problemen zoals condensatie en gaslekken blijven algemene operatieve storingen.

2. Structuur van Ringmainunits

Een RMU omvat belangrijke componenten—belastingschakelaars, schakelaars, zekeringen, afzonderaars, aardingsschakelaars, hoofdmassa's en vertakkingsmassa's—binnen een roestvrijstalen gastank gevuld met SF₆-gas onder specifieke druk om de interne isolatiesterkte te waarborgen. De SF₆-gastank bestaat voornamelijk uit een roestvrijstalen behuizing, kabelvoerdoorgangen, zijconussen, inspectieramen, drukaflossingsapparaten (springveerschijven), gaskraanventielen, drukmeterpoorten en bedieningsmechanismeassen. Deze componenten worden door middel van lassen en dichtingsringen samengesteld tot een volledig gesloten behuizing.

RMU's kunnen op verschillende manieren worden ingedeeld:

• Volgens isolatiemiddel: Vacuüm RMU's (met vacuümonderbrekers) en SF₆ RMU's (met zwavelhexafluoride).

• Volgens type belastingschakelaar: Gasproducerende RMU's (met vaste boogblusmaterialen) en compressie-type RMU's (met samengeperste lucht voor boogblussen).

• Volgens structuurontwerp: Gemeenschappelijke tank RMU's (alle componenten in één compartiment) en eenheidstype RMU's (elke functie in een apart compartiment) [4].

3. Algemene Storingtypen in RMU's

Tijdens langdurige operatie ondervinden RMU's onvermijdelijk diverse storingen door meerdere factoren. De meest voorkomende zijn condensatie (vochtinbreng) en gaslekken.

3.1 Condensatie in RMU's

Wanneer condensatie optreedt binnen een RMU, vormen waterdruppels zich en vallen ze door zwaartekracht op kabels. Dit vermindert de isolatieprestaties van de kabels, verhoogt de geleidbaarheid en kan leiden tot partiële ontlading. Als dit onbeheerd blijft, kan langdurige werking onder deze omstandigheden resulteren in kabelexplosies—of zelfs catastrofale RMU-storingen [5]. Bovendien, aangezien de meeste RMU-behuizingen en -structuren van metaal zijn gemaakt, veroorzaakt vocht roest aan bedieningsmechanismes en behuizingcomponenten, waardoor de levensduur van de apparatuur wordt bekort.

3.2 Gaslekken in RMU's

Veld- en fabrieksinvestigaties tonen aan dat gaslekken uit RMU-gastanks een wijdverspreid en ernstig probleem zijn. Zodra er een lek optreedt, daalt de interne isolatiesterkte. Zelfs normale schakeloperaties kunnen tijdelijke overspanningen genereren die de verzwakte diëlektrische sterkte overstijgen, wat leidt tot isolatiebreuk, fases-kortsluitingen en een grote bedreiging voor de veilige werking van het elektriciteitsnetwerk.

4. Oorzaken van Gaslekken in RMU's

Gaslekken komen voornamelijk voor bij gelaste verbindingen, dynamische dichten en statische dichten. Lekkages bij lasverbindingen komen vaak voor bij paneloverlapverbindingen, hoeken en waar externe metalen componenten (bijvoorbeeld bushings, assen) aan de hoofdtank worden gelast. Onvolledige penetratie, microbarsten of slechte laskwaliteit tijdens de productie kunnen kleine lekpaden creëren. Dynamische dichten—zoals rond bedieningsassen—zijn geneigd te slijten naarmate de tijd verstrijkt, terwijl statische dichten (bijvoorbeeld dichtingen tussen flanges) kunnen afkalven door ouderdom, onjuiste compressie of temperatuurscycli, wat geleidelijk gasverlies veroorzaakt.