10kV SF6 пръстени главни агрегати: Структура, дефекти и качество на кабелните завършвания

1. Въведение в 10кВ SF6 кръгови разпределителни устройства (RMU)

Типично 10кВ SF6 кръгово разпределително устройство се състои от три основни части: газовото отделение (резервоар), отделението на оперативната механика и отделението за свързване на кабели.

• Газовото отделение е основния компонент на RMU. То е напълнено с SF6 газ и съдържа важни елементи като контактния ключ, шините и валчето на ключа. Контактният ключ има трите позиции – затваряне, отваряне и заземяване – и е изграден предимно с ножов ключ и камера за гасене на дъга, използвайки SF6 газ за достигане на отлична изолация и производителност при гасене на дъга.

• В отделението на оперативната механика, оперативната механика е свързана чрез валчето на ключа както с контактния ключ, така и с заземящия ключ. Операторите вмъкват ръчна оперативна пръчка в оперативната дупка, за да извършат операции по затваряне, отваряне и заземяване. Тъй като контактите на ключа са скрити в запечатания газов резервоар и не са видими, на оперативната механика е осигурен индикатор на позицията, директно свързан с валчето на ключа, който ясно показва текущото състояние на контактния и заземящия ключ. Механични блокирки са инсталирани между контактния ключ, заземящия ключ и предната капа, за да удовлетворят изискванията за "петопредпазване", гарантирайки безопасността на операциите.

• Отделението за свързване на кабели е разположено отпред на RMU, облекчавайки свързването на кабели. Свързването между кабела и изолационната муфта на RMU може да използва или допираеми, или недопираеми силиконови резинови аксесоари за кабели, като се отговаря на различните изисквания за безопасност в различни условия на работа.

2. Анализ на две аварийни случая

2.1 Авария при утечка на SF6 газ

На 31 март 2015 г. в 21:47, 10кВ линията преживя аварийно спиране. По време на инспекцията по линията, беше забелязан дим, излизащ от RMU Янмейкен. При отварянето на вратата на кабината, беше установено, че терминалната колона на ключ №2 е счупена и газовият резервоар утичка. Допълнителна инспекция след премахването на лакътния конектор показа, че двуглавият болт, използван за монтиране на муфтата, е бил неправилно центриран в центъра на дупката на колоната, което е довело до непрекъснато надолу насочено напрежение върху муфтата от кабела. Това е довело до пукнатина в горния край на основата на муфтата, водеща до утечка на SF6 газ. Този тип RMU (модел: GAK4, производител: Shenzhen Minyuanshun, т.е. Ormazabal) е преживял подобни повтарящи се аварии, указвайки фамилна конструктивна или производствена дефектност.

Такива аварии обикновено се случват в терминалната колона на кабела. Основните причини включват неправилно монтиране на кабела, водещо до дългосрочно механично напрежение върху терминалната колона, или вродени производствени проблеми в самото RMU – като недостатъчно герметизиране в определени точки – които могат да доведат до утечка на SF6 газ.

2.2 Авария на терминална колона на кабела в RMU

През декември 2014 г., по време на рутинен патрул, беше забелязано потъмняване на вратата на кабината на 10кВ RMU, което сочи възможна електрическа разрядка. RMU беше четирикомпартментно устройство, с четвъртото компартмент непотребувано и зарезервирано. След изключване на напрежението и инспекция на кабината, очевидни признаци на разрядка бяха открити в второто и третото компартмент. Във второто компартмент, фазата C показваше явни признаци на разрядка от стрес конуса към корпуса на кабината.

Стрес конусът беше монтиран твърде ниско, изцяло разположен под точката на отрязване на полупроводящия слой на кабела. Неговият долен край не се наслагвал върху отрязаната част на полупроводника, а горният край не се съприкасал с вътрешния полупроводящ слой на лакътния конектор. Това доведе до концентрация на електрическото поле в горния край на стрес конуса, водещо до разрушаване на изолацията с течение на времето и последваща разрядка към стената на кабината. В третото компартмент, лакътният конектор на фаза B показваше видими признаци на повреда от дъга.

При размонтирането, беше установено, че използваният терминален клемник е предназначен за извъншно използване, а не за изходно специфицираният тип. Поради размерните разлики, извъншен клемник имаше по-малък вътрешен диаметър, което не позволяваше пълно седене на дъното на терминалния стълб. За компенсиране, беше неправилно добавена прокладка между клемника и проводника на муфтата, водещо до лош контакт, увеличаване на съпротивлението и нагряване. Освен това, лакътният конектор, използван в това компартмент, беше прекомерно голям и не съответстваше на стрес конуса, без да осигурява плътно затваряне на завършека на кабела. Това наруши пълната изолационна целост на RMU, позволи кондензиране на влага върху повърхността на изолацията на кабела и подпорните изолатори, намалявайки изолационната производителност и създавайки пътища за проследяване.

За заключение, качеството на изработката на завършката на кабела и връзката между кабела и RMU са критично важни. Учитывайки компактната структура и ограниченията на вътрешното пространство на RMU, е необходима висока прецизия в работата по връзките на кабела. Неправилно обработване на проводника, защитния слой или полупроводящия слой – водещо до недостатъчен разстояние на пропълзяване – лесно може да доведе до събиране на изолацията. Строг контрол на качеството при инсталацията на завършката на кабела е съществен, за да се предотвратят аварии от източника и да се намали вероятността за спиране на енергията.