Pagsusuri ng Teknikal na Analisis Pagsasanay sa Pagtahan ng Panloob na Fault ng Ark at Pagpapaoptimo ng Buong Insulated na SF6 Gas-Insulated Ring Main Units (RMUs)
Ang SF6 Fully Insulated Gas-Insulated Ring Main Units (na kung saan ay tinatawag na RMUs) pangunahing binubuo ng mga load switch units at high-voltage AC load switch-fuse combination appliances (na kung saan ay tinatawag na combination appliances). Batay sa mga pangangailangan ng user, maaari silang i-configure bilang common-tank o unitized structures.
Sa praktikal na aplikasyon ng engineering, karaniwang itinatayo ang mga electrical connections gamit ang top-mounted solid-insulated busbars o side-mounted plug-in busbars. Sa iba't ibang teknikal na parameter, ang transfer current ng combination appliance unit at ang closing capability ng load switch unit ay kumakatawan sa mga pangunahing hamon sa pag-unlad. Bukod dito, dahil sa lumalaking pagnanais sa kaligtasan, ang internal arc faults ay lalo pang naging mahalaga para sa mga user sa nakaraang mga taon.
1. Analisis ng Teknikal na Isyu
Sa pag-unlad at produksyon ng RMUs, ang mga sumusunod na aspeto ay nangangailangan ng maingat na pagtingin:
1.1 Transfer Current
Ang transfer current ng combination appliance ay tumutukoy sa three-phase symmetrical current kung saan ang interrupting function ay lumilipat mula sa fuse patungo sa load switch. Para sa mga current na lumampas sa halagang ito, ang pag-interrupt ay ginagawa ng fuses. Sa mas mababang fault current ranges, ang melting times ng three-phase fuses ay nagpapakita ng inherent variability. Ang fuse na may pinakamabilis na melting time ang unang mag-i-interrupt, at ang striker nito ay mag-aactivate, na siyang mag-trigger ng trip mechanism upang buksan ang load switch.
Ang pag-interrupt ng natitirang dalawang phase ay depende sa paghahambing ng actual time-current characteristics ng kanilang mga respective fuses (kung saan ang current sa natitirang dalawang phase ay humigit-kumulang 87% ng three-phase current) at ang opening time ng load switch na sinimulan ng striker ng unang nag-interrupt na fuse. Kung delayed ang melting ng fuse, ang natitirang dalawang phase ay inii-interrupt ng load switch. Kaya, ang fault current interruption sa range na ito ay ibinabahagi ng fuse at load switch.
Ang transfer current ng combination appliance ay ditaminado ng dalawang pangunahing factor: ang tripping time ng load switch na sinimulan ng fuse striker at ang actual time-current characteristics ng fuse. Ang rated transfer current ay isang critical technical parameter, na kumakatawan sa pinakamataas na current na maaaring safely interrupt ng load switch. Kapag pinili ang current-limiting fuses, kinakailangang i-evaluate ang kanilang time-current characteristics upang tiyakin na ang resulting transfer current ay mas mababa sa rated transfer current ng combination appliance. Ito ay nagse-set ng reliable at ligtas na coordination sa pagitan ng load switch at fuse, na nagbibigay ng epektibong proteksyon sa mga transformer.
1.2 Closing Capability
Sa panahon ng testing ng load switch, may mga insidente ng hindi matagumpay na closing operations, na karaniwang nasa dalawang kategorya: failure to meet the required number of closing operations o inability to close at rated short-circuit currents. Ang analisis ng resulta ng test ay nagpapakita na ang mga pagkakamali ay pangunahing dulot ng excessive erosion ng main contacts, na nakakawala ng kanilang kakayahan na mag-carry ng rated short-circuit current.
Kaya, ang minimization o prevention ng main contact erosion ay mahalaga upang makamit ang matagumpay na resulta ng test. Ang pag-aaral at malawakang testing ay nagpakita na ang pagdaragdag ng auxiliary contacts na gawa sa high-melting-point copper-chromium alloy sa orihinal na main contacts ay maaaring indirectly protektahan ang lower-melting-point copper main contacts. Ang specific design approach ay maaaring flexibly adapted batay sa contact structure na ginagamit—kahit linear motion o rotary blade type.
2. Pagtitiis ng Internal Arc Faults
Ang electric arc ay nagreresponde nang malakas sa paligid na hangin, na nagdudulot ng mabilis na pagtaas ng temperatura at presyon. Kung hindi ito maayos na inilalagay, maaari itong magdulot ng malubhang panganib sa tao at equipment. Ang internal arc fault tests ay dapat gawin nang hiwalay para sa gas compartment (switch compartment) at cable compartment ng RMU. Upang pumasa sa test, kailangang matugunan ang mga sumusunod na criteria:
Ang panels at doors ng switchgear ay dapat mananatiling sarado; limited deformation ay acceptable.
Ang enclosure ay hindi dapat mag-rupture, at walang fragments na mas berde kaysa 60 g ay maaaring ilabas.
Walang butas na maaaring bumuo sa accessible surfaces ng switchgear hanggang sa taas ng 2 m.
Ang horizontal at vertical indicators na ginagamit sa panahon ng test ay hindi dapat mag-ignite dahil sa hot gases.
Ang enclosure ay dapat mananatiling connected sa grounding point sa buong panahon ng test.
2.1 Rated Short-Circuit Breaking Current
Ang rated short-circuit breaking current ng combination appliance ay ditaminado ng piniling fuse. Ang mga sumusunod na konsiderasyon ay dapat tugunan:
Ang fuse’s rated short-circuit breaking current ay dapat mas mataas o katumbas ng maximum prospective fault current sa installation point sa distribution system.
Ang fuse’s rated short-circuit breaking current ay dapat masinsinang matched sa load switch’s rated short-time withstand current sa loob ng combination appliance.
Tatlong fuses ng parehong modelo at specification ang dapat i-install; kung hindi, maaaring mapabigla ang interruption performance.
Ang fuses ay dapat tama at buo na i-install upang tiyakin na ang striker ay mag-aactivate sa tamang oras at reliably trigger ang load switch trip mechanism.
Pagkatapos ng isang o dalawang fuses na gumana, dapat palitan ang lahat ng tatlo kung hindi sigurado na ang unfused fuses ay hindi nag-carry ng current.
2.2 High-Altitude Operation
Ang disenyo ng sealed gas compartments sa RMUs ay karaniwang batay sa operasyon sa altitudes na mas mababa sa 1,000 m. Sa mas mataas na altitudes, ang hangin ay naging mas mababaw at ang atmospheric pressure ay bumaba. Dahil ang internal gas density ay mananatiling constant, ang relative pressure sa loob ng sealed compartment ay tumataas. Ito ay maaaring magresulta sa mas mataas na mechanical stress sa enclosure, na nagdudulot ng deformation at mas mataas na panganib ng gas leakage. Sa mga kaso na ito, ang lakas ng enclosure ay dapat na ma-appropriate reinforced at validated sa pamamagitan ng testing. Ang pag-reduce ng gas filling pressure (o density) ay hindi isang scientifically sound o recommended solution.
2.3 Moisture Content Control
Clause 6.5.1 ng DL/T 791-2001, Guidelines for Selection of Indoor AC Gas-Insulated Switchgear, specifies moisture content sa gas compartments: “Kapag ang rated filling pressure ay hindi hihigit sa 0.05 MPa, ang moisture content ay hindi dapat lampa sa 2,000 μL/L (by volume).” Ang iba pang standards ay hindi nagbibigay ng specific guidance. Sa RMU production, ang pag-control ng moisture content sa 1,000 μL/L (sa 20°C) ay itinuturing na reasonable, batay sa mga sumusunod:
Ang load switch ay nag-i-interrupt ng relatibong maliit na current (630 A), na may maximum na transfer current (humigit-kumulang 1,500–2,200 A).
Ang filling pressure ay mababa (rated sa 0.03–0.05 MPa), na mas mababa kumpara sa high-voltage GIS (humigit-kumulang 0.5 MPa).
Ang sealing performance ay excellent, na nagreresulta sa napakabagal na moisture ingress mula sa external environment.
Ang resulta ng test ay nagpapakita ng minimal na SF6 decomposition products pagkatapos ng interruption.
Sa panahon ng testing, ang mga samples ay hindi deliberately moisture-controlled, ngunit walang pagkakamali na dulot ng excessive moisture ang naitala.
Kaya, ang pag-neglect ng moisture control sa panahon ng produksyon ay hindi tama, tulad rin ng strict adherence sa insulation-based limits nang hindi ini-consider ang arc-quenching requirements. Batay sa maraming taon ng praktikal na produksyon at operational experience, ang pag-maintain ng moisture content sa 1,000 μL/L (sa 20°C) sa panahon ng manufacturing ay teknikal na sound at reasonable.
3. Conclusion
Ang RMUs ay matagal nang ginagawa at ginagamit sa Tsina, na nagpapakita ng mature technology, stable performance, at malakas na market acceptance. Inaasahan na mas marami pang manufacturers ang magpasok sa field na ito at magpatuloy na mag-explore, mag-discuss, at mag-share ng insights sa mga teknikal na hamon na natutuklasan sa research, manufacturing, at operation, upang collectively advance ang RMU technology at promote ang continuous improvement nito.
