Unitats de mà principal SF6 de 10kV: Estructura faltes i qualitat de la terminació del cabell
1. Introducció als quadres de distribució de 10kV SF6 (RMUs)
Un RMU de 10kV SF6 sol constar de tres parts principals: el compartiment de gas (tanca), el compartiment del mecanisme d'operació i el compartiment de connexió del cable.
El compartiment de gas és el component central del RMU. Està omplert amb gas SF6 i conté elements crítics com l'interruptor de càrrega, les barres de bus i el vaixell de l'interruptor. L'interruptor de càrrega té un disseny de tres posicions que inclou funcions de tancament, obertura i aterrament, i està principalment construït amb un interruptor de llaminadura i una cambra d'extinció d'arc, utilitzant el gas SF6 per aconseguir excel·lents prestacions d'aïllament i extinció d'arc.
Dins del compartiment del mecanisme d'operació, el mecanisme d'operació està connectat a través d'un vaixell d'interruptor tant a l'interruptor de càrrega com a l'interruptor d'aterrament. Els operadors insereixen una varilla d'operació manual a l'orifici d'operació per realitzar operacions de tancament, obertura i aterrament. Com que els contactes de l'interruptor estan tancats dins de la tanca de gas i no són visibles, es proporciona un indicador de posició directament enllaçat al vaixell de l'interruptor al mecanisme d'operació, mostrant clarament l'estat actual de l'interruptor de càrrega i l'interruptor d'aterrament. Es fan instal·lar interbloquejos mecànics entre l'interruptor de càrrega, l'interruptor d'aterrament i la coberta frontal per satisfer els requisits de "cinc-prevençions", assegurant la seguretat operativa.
El compartiment de connexió del cable està situat a la part frontal del RMU, facilitant la connexió del cable. La connexió entre el cable i la presa d'aïllament del RMU pot utilitzar accessoris de cable de silicona tàctils o no tàctils, adaptant-se a diferents requisits de seguretat en diversos entorns d'operació.
2. Anàlisi de dos incidents de fallada
2.1 Fallada per fuga de gas SF6
El 31 de març de 2015, a les 21:47, una línia de 10kV va experimentar una fallada i interrupció. Durant la inspecció a la línia, es va observar fum emanant del RMU de Yangmeikeng. En obrir la porta del quadre, es va trobar que el terminal de l'interruptor n.º 2 s'havia trencat i la tanca de gas estava fugant. Una inspecció més detallada després de treure el connector codo va revelar que el tornill doble cap utilitzat per instalar la presa estava desalineat amb el centre del forat de la branqueta, causant que la presa estigués sotmesa a una tensió continua cap avall del cable. Això va provocar la fractura a l'extrem superior de la base de la presa, resultant en una fuga de gas SF6. Aquest tipus de RMU (model: GAK4, fabricant: Shenzhen Minyuanshun, és a dir, Ormazabal) ha experimentat falles similars múltiples vegades, indicant un defecte de disseny o fabricació familiar.
Aquests tipus de falles sovint ocorren al terminal del cable. Les causes principals inclouen una instal·lació inapropiada del cable que provoca un estrès mecànic a llarg termini al terminal, o problemes inherent de fabricació en el propi RMU, com ara un hermetisme insuficient en determinats punts, tots dos poden conduir a una fuga de gas SF6.
2.2 Fallada del terminal del cable al RMU
En desembre de 2014, durant una ronda de rutina, es va observar foscor a la porta del quadre d'un RMU de 10kV, suggerint una possible descàrrega elèctrica. El RMU era una unitat de quatre compartiments, amb el quart compartiment sense utilitzar i mantenit com a reserva. Després de la parada de corrent i la inspecció del quadre, es van trobar senyals evidents de descàrrega en els segons i tercers compartiments. En el segon compartiment, la fase C mostrava evidència clara de descàrrega des del con de tensió fins al cos del quadre.
El con de tensió s'havia instal·lat massa baix, totalment situat a sota del punt de tall de la capa semiconductora del cable. El seu extrem inferior no superposava el tall semiconductora, i el seu extrem superior no contactava amb la capa interna semiconductora del connector codo. Això va resultar en una concentració del camp elèctric a l'extrem superior del con de tensió, provocant una ruptura d'aïllament amb el temps i una descàrrega posterior a la paret del quadre. En el tercer compartiment, el connector codo de la fase B mostrava signes visibles de daños per arc.
Després de la desmontatge, es va trobar que el terminal de branqueta utilitzat estava dissenyat per aplicacions exteriors, no el tipus especificat originalment. Degut a les diferències dimensionals, el terminal de branqueta per exteriors tenia un diàmetre interior més petit, impedit de seient completament a la part inferior de l'estudant de terminal. Per compensar-ho, es va afegir incorrectament un rondella entre la branqueta i el conductor de la presa, resultant en un contacte deficient, un increment de la resistència i sobrecalentament. Addicionalment, el connector codo utilitzat en aquest compartiment era excessivament gran i no coincidia amb el con de tensió, no assolint un selatge apretat de la terminació del cable. Això comprometia la integritat total de l'aïllament del RMU, permetent que la humitat condensara a la superfície de l'aïllament del cable i els suports d'aïllament, reduint la prestació de l'aïllament i creant camins de seguiment.
En conclusió, la qualitat de la fabricació de la terminació del cable i la connexió entre el cable i el RMU són críticament importants. Donada la estructura compacta i l'espai intern limitat dels RMUs, es requereix una alta precisió en la feina de juntes de cables. Un tractament inadequat del conductor, escut o capa semiconductora que resulti en una distància de rampa insuficient, pot conduir fàcilment a una fallada d'aïllament. És essencial un estrict control de qualitat durant la instal·lació de la terminació del cable per prevenir falles a la font i reduir la probabilitat de parades.
