Pagsusuri ng Teknikal, Pagtitiis sa Internal Arc Fault at Paghahanda ng Buong Insulated na SF6 Gas-Insulated Ring Main Units (RMUs)

Ang mga Fully Insulated SF6 Gas-Insulated Ring Main Units (na sa susunod ay tinatawag na RMUs) pangunahing binubuo ng mga load switch units at high-voltage AC load switch-fuse combination appliances (na sa susunod 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, ang mga electrical connections ay karaniwang itinatayo 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 mga internal arc faults ay naging mas napapansin ng mga user sa huling mga taon.

1. Analisis ng Teknikal na Isyu

Sa pag-unlad at produksyon ng mga RMUs, ang mga sumusunod na aspeto ay nangangailangan ng maingat na pag-aaral:

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 kasong may current na lumampas sa halagang ito, ang pag-interrupt ay isinasagawa ng eksklusibong pamamagitan ng fuses. Sa mas mababang fault current ranges, ang melting times ng tatlong-phase fuses ay nagpapakita ng inerenteng pagkakaiba. Ang fuse na may pinakamaikling melting time ang unang mag-iinterrupt, at ang striker nito ay magtutrigger ng trip mechanism upang buksan ang load switch.

Ang pag-interrupt ng natitirang dalawang phase ay batay sa paghahambing ng aktwal na 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-interrupting fuse. Kung ang melting ng fuse ay delayed, ang natitirang dalawang phase ay iinterrupt ng load switch. Kaya, ang pag-interrupt ng fault current sa range na ito ay ibinabahagi ng fuse at load switch.

Ang transfer current ng combination appliance ay ditinukoy ng dalawang pangunahing factor: ang tripping time ng load switch na sinimulan ng fuse striker at ang aktwal na time-current characteristics ng fuse. Ang rated transfer current ay isang mahalagang teknikal na parameter, na kumakatawan sa pinakamataas na current na maaaring ligtas na i-interrupt ng load switch. Kapag pinili ang mga current-limiting fuses, kinakailangang i-evaluate ang kanilang time-current characteristics upang siguraduhing ang resulting transfer current ay mas mababa sa rated transfer current ng combination appliance. Ito ay nagbibigay ng maasahan 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 pag-test ng load switch, ang mga hindi matagumpay na closing operations ay minsan mangyayari, na karaniwang nagsisilbing dalawang kategorya: hindi pag-satisfy sa required number of closing operations o hindi pag-close sa rated short-circuit currents. Ang analisis ng mga resulta ng test ay nagpapakita na ang mga pagkakamali ay pangunahing dulot ng excessive erosion ng main contacts, na nakakaimpluwensya sa kanilang kakayahan na i-carry ang 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 pag-test ay nagpapakita 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 mas mababang-melting-point na copper main contacts. Ang partikular na disenyo ng approach ay maaaring mapaglaruan batay sa contact structure na ginagamit—kahit linear motion o rotary blade type.

2. Pagtitiis ng Internal Arc Faults

Ang electric arc ay nagre-act violently sa paligid na hangin, na nagdudulot ng mabilis na pagtaas ng temperatura at presyon. Kung hindi ito maayos na nai-contain, ito ay maaaring mag-udyok ng malubhang panganib sa mga tao at equipment. Ang mga internal arc fault test ay dapat gawin nang hiwalay para sa gas compartment (switch compartment) at cable compartment ng RMU. Upang pumasa sa test, ang mga sumusunod na criteria ay dapat matugunan:

• Ang panels at doors ng switchgear ay dapat manatiling sarado; ang limitadong deformation ay tanggapin.

• Ang enclosure ay hindi dapat mag-rupture, at walang fragments na mas mabigat ng 60 g ang maaaring mailabas.

• Walang butas ang maaaring lumitaw sa accessible surfaces ng switchgear hanggang sa taas na 2 m.

• Ang horizontal at vertical indicators na ginagamit sa panahon ng test ay hindi dapat mag-ignite dahil sa mainit na hangin.

• Ang enclosure ay dapat manatiling konektado 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 ditinukoy ng piniling fuse. Ang mga sumusunod na considerations 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 mas reasonable na matched sa load switch’s rated short-time withstand current sa loob ng combination appliance.

• Tatlong fuses ng parehong modelo at specification ang dapat ilagay; kung hindi, ang interruption performance ay maaaring mabawasan.

• Ang mga fuses ay dapat tama at buo na ilagay upang siguraduhing ang striker ay mag-trigger ng tamang oras at reliably trigger ang load switch trip mechanism.

• Pagkatapos ng isa o dalawang fuses na gumana, lahat ng tatlo ay dapat palitan kung hindi sigurado na ang unfused fuses ay hindi nag-carry ng current.

2.2 Paggamit sa Mataas na Altitude

Ang disenyo ng mga sealed gas compartments sa RMUs ay karaniwang batay sa operasyon sa altitudes na mas mababa sa 1,000 m. Sa mas mataas na altitude, ang hangin ay naging mas dilaw 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 mag-udyok ng mas mataas na mechanical stress sa enclosure, na nagresulta sa deformation at mas mataas na panganib ng gas leakage. Sa mga kaso na ito, ang lakas ng enclosure ay dapat maayos na palakasin at i-validate sa pamamagitan ng testing. Ang pagbabawas ng gas filling pressure (o density) ay hindi siyentipikong sound o recommended solution.

2.3 Control ng Moisture Content

Ang Clause 6.5.1 ng DL/T 791-2001, Guidelines for Selection of Indoor AC Gas-Insulated Switchgear, ay nagtatakda ng moisture content sa gas compartments: “Kapag ang rated filling pressure ay hindi hihigit sa 0.05 MPa, ang moisture content ay hindi dapat lumampas sa 2,000 µL/L (by volume).” Ang iba pang standards ay hindi nagbibigay ng specific guidance. Sa produksyon ng RMU, ang kontrol ng moisture content sa 1,000 µL/L (sa 20°C) ay itinuturing na reasonable, batay sa mga sumusunod:

• Ang load switch ay nag-iinterrupt 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 napakaganda, na nagresulta sa napakabagal na moisture ingress mula sa external environment.

• Ang mga resulta ng test ay nagpapakita ng napakakaunting SF6 decomposition products pagkatapos ng interruption.

• Sa panahon ng testing, ang mga sample 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 makatarungan, tulad ng strict adherence sa insulation-based limits nang hindi inaangkin 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 mga RMUs ay matagal nang ipinaglaban at ginagamit sa Tsina, na nagpapakita ng mature na teknolohiya, stable na performance, at malakas na market acceptance. Inaasahan na mas maraming manufacturers ang pumasok sa field na ito at magpatuloy na mag-explore, mag-discuss, at mag-share ng insights sa mga teknikal na hamon na nakakaranas sa research, manufacturing, at operasyon, upang collectively i-advance ang teknolohiya ng RMU at i-promote ang continuous improvement nito.