Hvorfor mislykkes RMUs? Kondensasjon & gasslekkasje forklart

1. Innføring

Ringhovedenheter (RMUer) er primære strømforsyningsutstyr som inneholder lastskruer og strømbrytere i en metallisk eller ikke-metallisk beholder. På grunn av deres kompakte størrelse, enkel konstruksjon, utmerket isolasjonsegenskaper, lav kostnad, lett installasjon og fullt tett design [1], brukes RMUer vidt i middel- og lavspenningsstrømsystemer i Kinas nettverk [2], spesielt i 10 kV fordelingssystemer. Med økonomisk vekst og økt strømbehov, fortsetter kravene til sikkerhet og pålitelighet i strømforsyningsystemene å stige [3]. Dette har ført til at RMU-produksjonsteknologi har utviklet seg tilsvarende. Imidlertid er problemer som kondensering og gasslekkasje fortsatt vanlige driftsfeil.

2. Struktur av ringhovedenheter

En RMU inneholder nøkkelkomponenter—lastskruer, strømbrytere, sikringer, frakoblingskontakter, jordkontakter, hovedbussbarer og grenbussbarer—i en rustfri stålgasbeholder fylt med SF₆-gass under spesifikt trykk for å sikre intern isolasjonstyrke. SF₆-gasbeholderen består hovedsakelig av en rustfri stålshell, kabelføringstokker, sidekoner, visningsvinduer, trykkavlastningsenheter (sprangplater), gasfyllingsventiler, trykkmålerporter og operasjonsmekanismeskarver. Disse komponentene settes sammen til en fullt tett beholder gjennom svetting og tettningsgasket.

RMUer kan klassifiseres på flere måter:

• Etter isoleringsmedium: Vaku-RMUer (som bruker vakuumavbrytere) og SF₆-RMUer (som bruker svovelhexafluorid).

• Etter lastskruetype: Gassproduserende RMUer (som bruker faste buedempende materialer) og puffertype RMUer (som bruker komprimert luft for buedeuking).

• Etter konstruksjonsdesign: Fellesbeholder-RMUer (alle komponenter i én kammer) og enhetstype RMUer (hver funksjon i et separat rom) [4].

3. Vanlige feiltyper i RMUer

Under langvarig drift opplever RMUer uunngåelig ulike feil på grunn av flere faktorer. De mest vanlige inkluderer kondensering (fuktinntredning) og gasslekkasje.

3.1 Kondensering i RMUer

Når det forekommer kondensering innenfor en RMU, dannes vannkuber som faller ned på kabler under gravitasjon. Dette reduserer kablers isolasjonsegenskaper, øker ledningsevne, og kan føre til delvis utslipp. Hvis dette ikke blir kontrollert, kan langvarig drift under slike forhold føre til kabelforbrudd—eller enda verre, katastrofal RMU-feil [5]. I tillegg, siden de fleste RMU-beholdere og -konstruksjoner er laget av metall, fører fukt til rusting av operasjonsmekanismer og kabinettkomponenter, noe som forkorter utstyrets levetid.

3.2 Gasslekkasje i RMUer

Felt- og produsentundersøkelser viser at gasslekkasje fra RMU-gasbeholdere er et utbredt og alvorlig problem. Når lekkasje forekommer, synker den interne isolasjonstyrken. Selv normal skruing kan generere midlertidige overvoltage som overstiger den svekkede dielektriske styrken, noe som fører til isolasjonsnedbryting, fasemotfas kortslutning, og utgjør en betydelig trussel mot sikker drift av strømsystemet.

4. Årsaker til gasslekkasje i RMUer

Gasslekkasje forekommer hovedsakelig ved svettingsforbindelser, dynamiske tetninger og statiske tetninger. Svettingslekkasjer forekommer ofte ved paneloverlapp, hjørner, og hvor eksterne metallkomponenter (f.eks. tokker, skarver) er svettede til hovedtanken. Ufullstendig penetrering, mikrokrækker eller dårlig svettelkvalitet under produksjon kan skape små lekkasjeveier. Dynamiske tetninger—som rundt operasjonskarver—er utsatt for slitasje over tid, mens statiske tetninger (f.eks. gasket mellom flanger) kan degenerere på grunn av aldring, uaktuelt komprimering eller temperaturvariasjoner, noe som fører til gradvis gasstap.