Чому RMU не відповідають вимогам? Пояснення щодо конденсації та витоку газу

1. Вступ

Кільцеві розподільні шафи (RMU) — це основне обладнання для розподілу електроенергії, яке містить вантажні вимикачі та автомати у металевому або неметалевому корпусі. Завдяки компактним розмірам, простій конструкції, високій ступені ізоляції, невисокій вартості, легкості встановлення та повністю герметичному дизайну [1], RMU широко використовуються в середньо- та низьковольтових електроенергетичних системах мережі Китаю [2], особливо в розподільних системах на 10 кВ. Зі зростанням економіки та споживання електроенергії, вимоги до безпеки та надійності систем постачання електроенергії продовжують зростати [3]. В результаті технологія виробництва RMU також розвивається. Однак проблеми, такі як конденсація та витікання газу, залишаються поширеними операційними відмовами.

2. Конструкція кільцевих розподільних шаф

RMU містять ключові компоненти — вантажні вимикачі, автомати, паливні предохранители, відключаючі пристрої, заземлювальні вимикачі, головні шини та бокові шини — у нержавіючому газовому резервуарі, заповненому газом SF₆ під певним тиском, щоб забезпечити внутрішню ступінь ізоляції. Газовий резервуар SF₆ в основному складається з нержавіючого корпусу, кабельних проходних втулок, бічних конусів, вікон для огляду, пристроїв для зменшення тиску (пробок), клапанів для зарядки газу, портів для манометра та валів оперативного механізму. Ці компоненти збираються в повністю герметичний корпус шляхом сварки та ущільнюючих прокладок.

RMU можна класифікувати декількома способами:

• За діелектричним середовищем: вакуумні RMU (з використанням вакуумних вимикачів) та SF₆ RMU (з використанням гексафториду сірки).

• За типом вантажного вимикача: газогенеруючі RMU (з використанням твердих матеріалів для гашення дуги) та підштовхувальні RMU (з використанням стислого повітря для гашення дуги).

• За конструктивним проектом: RMU з загальним резервуаром (усі компоненти в одній камері) та модульними RMU (кожна функція в окремій камері) [4].

3. Поширені типи відмов RMU

Під час довготривалої експлуатації RMU необхідно зустрічаються з різними відмовами через різні фактори. Найпоширенішими є конденсація (влагозаход) та витікання газу.

3.1 Конденсація в RMU

Коли в RMU відбувається конденсація, утворюються водяні краплі, які падають на кабелі під впливом гравітації. Це знижує ступінь ізоляції кабелів, збільшує провідність та може призвести до локального розряду. Якщо це не контролювати, тривала експлуатація в таких умовах може призвести до вибуху кабелів або навіть катастрофічної відмови RMU [5]. Окрім того, оскільки більшість корпусів та конструкцій RMU виготовлені з металу, волога призводить до корозії механізмів управління та компонентів шафи, скорочуючи строк служби обладнання.

3.2 Витікання газу в RMU

Дослідження на місці та виробників показують, що витікання газу з газових резервуарів RMU є поширеною та серйозною проблемою. Коли відбувається витікання, внутрішня ступінь ізоляції знижується. Навіть нормальна переключення можуть викликати тимчасові перевищення напруги, які перевищують знижену ступінь ізоляції, що призводить до пробою ізоляції, міжфазних коротких замикань та становить значну загрозу для безпечного функціонування електроенергетичної системи.

4. Причини витікання газу в RMU

Витікання газу найчастіше відбувається на сварних швах, динамічних та статичних ущільненнях. Сварні витікани відбуваються на стыках панелей, кутах та місцях, де зовнішні металеві компоненти (наприклад, втулки, валки) зварюються з основним резервуаром. Неповне проникнення, мікро-тріщини або низька якість сварки під час виробництва можуть створювати маленькі шляхи для витікання. Динамічні ущільнення, такі як навколо оперативних валів, піддаються зносу з часом, а статичні ущільнення (наприклад, прокладки між фланцями) можуть втрачати свої властивості через старіння, неправильне стиснення або температурні коливання, що призводить до поступового втрати газу.