Varför misslyckas RMUs? Förklaring av kondensation och gasläckage

1. Introduktion

Ringhuvuden (RMUs) är primär eldistributionsekipement som innehåller lastbrytare och strömbrytare i en metallisk eller icke-metallisk behållare. På grund av deras kompakta storlek, enkla konstruktion, utmärkt isoleringsprestanda, låg kostnad, enkel installation och heltäckande design [1] används RMUs vidt spridd i Kinas medel- och lågenspanningsnät [2], särskilt i 10 kV distributionsystem. Med ekonomisk tillväxt och ökad elförbrukning fortsätter kraven på säkerhet och tillförlitlighet i elförsörjningssystem att stiga [3]. Som ett resultat har RMU-tillverknings tekniken utvecklats därefter. Ändå återfinns problem som kondensbildning och gasläckage fortfarande som vanliga driftfel.

2. Konstruktion av ringhuvuden

Ett RMU innesluter viktiga komponenter—lastbrytare, strömbrytare, säkringar, kopplingar, jordningskopplingar, huvudsträngar och grensträngar—inuti en rostfri stålgasbehållare fylld med SF₆-gas under specifik tryck för att säkerställa intern isoleringsstyrka. SF₆-gasbehållaren består huvudsakligen av en rostfri stålomslutning, kabelförbiförande buskar, sidokon, tittarutrymmen, tryckavlastningsenheter (sprängskivor), gaskopplingsventiler, manometerrörsanslutningar och driftmekanismaxlar. Dessa komponenter sammansätts till en heltäckande behållare genom svetsning och tättningsgasketter.

RMUs kan klassificeras på flera sätt:

• Enligt isoleringsmedium: Vakuum-RMUs (som använder vakuumavbrottsutrymmen) och SF₆-RMUs (som använder svavelhexafluorid).

• Enligt lastbrytar typ: Gasgenererande RMUs (som använder fasta bågläggande material) och puffer-RMUs (som använder komprimerad luft för bågläggning).

• Enligt konstruktion: Gemensamma tank-RMUs (alla komponenter i en kammare) och enhets-RMUs (varje funktion i en separat kammare) [4].

3. Vanliga feltyper i RMUs

Under långsiktig drift upplever RMUs oundvikligen olika fel på grund av flera faktorer. De vanligaste inkluderar kondensbildning (fuktintrång) och gasläckage.

3.1 Kondensbildning i RMUs

När kondens bildas inuti ett RMU, bildas vattendroppar och faller på kablerna under gravitation. Detta minskar kablageisoleringens prestanda, ökar ledningsförmågan och kan leda till partiell utsläppning. Om det inte kontrolleras, kan långvarig drift under sådana förhållanden resultera i kablexplosioner—eller till och med katastrofalt RMU-fel [5]. Dessutom, eftersom de flesta RMU-behållare och strukturer är gjorda av metall, orsakar fukt korrosion av driftmekanismer och kabinettkomponenter, vilket förkortar utrustningens livslängd.

3.2 Gasläckage i RMUs

Fält- och tillverkarsundersökningar visar att gasläckage från RMU-gasbehållare är ett utbrett och allvarligt problem. När läckage uppstår, sjunker den interna isoleringsstyrkan. Även normala växlingsoperationer kan generera tillfälliga överspänningar som överstiger den försvagade dielektriska styrkan, vilket leder till isoleringsgenombrott, fas-till-fas kortslutning och utgör ett stort hot mot det säkra driftsättet av elkraftsystemet.

4. Orsaker till gasläckage i RMUs

Gasläckage inträffar främst vid svetsförbindelser, dynamiska tättningar och statiska tättningar. Svetsläckage dyker ofta upp vid panelöverlappningsförbindelser, hörn och där externa metallkomponenter (t.ex. buskar, axlar) är svetsade till huvudtanken. Ofullständig penetrering, mikroriss eller dålig svetskvalitet under tillverkningen kan skapa små läckagevägar. Dynamiska tättningar—som runt driftaxlar—är benägna att nötas bort över tid, medan statiska tättningar (t.ex. packningar mellan flänger) kan försämras på grund av ålder, felaktig kompression eller temperaturcykler, vilket leder till gradvis gasförlust.