10kV SF6 ringhovedenheder: Struktur fejl og kabelafslutningskvalitet

1. Introduktion til 10kV SF6 ringhovedenheder (RMUs)

En 10kV SF6 ringhovedenhed består typisk af tre hoveddele: gasafsnittet (tanken), driftmekanismens afsnit og kabelforbindelsesafsnittet.

• Gasafsnittet er den kernevigtige komponent i RMU'en. Det er fyldt med SF6-gas og indeholder vigtige elementer som belastningskontakten, busbarer og kontaktskæfter. Belastningskontakten har et trefelt design - der omfatter lukning, åbning og jordforbindelse - og er primært konstrueret med en bladkontakt og bueudslukningskammer, hvorved SF6-gas anvendes for at opnå fremragende isolering og bueudslukningsegenskaber.

• Indeni driftmekanismens afsnit er driftmekanismen forbundet via et kontaktskæfte til både belastningskontakten og jordkontakten. Operatører indsætter en manuel driftstav i driftshullet for at udføre lukning, åbning og jordforbindelse. Da kontaktene i skæftet er indkapslet i det tætte gasaftsnit og ikke synlige, er der på driftmekanismen angivet en stillingsindikator direkte forbundet til kontaktskæftet, der klart viser den aktuelle status for belastningskontakten og jordkontakten. Mekaniske lås er installeret mellem belastningskontakten, jordkontakten og frontdøren for at opfylde "fem-forhindringer"-kravene, hvilket sikrer driftssikkerhed.

• Kabelforbindelsesafsnittet er placeret foran RMU'en, hvilket gør det nemt at forbinde kabler. Forbindelsen mellem kablet og RMU'ens isolerende buge kan bruge enten berøringsvenlige eller ikke-berøringsvenlige silikonkautschuk-kablelementer, der passer til forskellige sikkerhedsbehov i forskellige driftsmiljøer.

2. Analyse af to fejlhændelser

2.1 Fejl ved SF6-gasudløb

Den 31. marts 2015 kl. 21:47 oplevede en 10kV-ledning en fejlafbrydelse. Under inspektion langs ledningen blev røg observeret fra Yangmeikeng RMU. Når skabet blev åbnet, fandt det sig, at terminalen for kontakt #2 var brudt, og gastanken ladede ud. Yderligere undersøgelse efter fjernelse af albuesammenkoblingen viste, at den dobbelt-hovedede bolt, der anvendtes til installation af buget, var misplaceret i forhold til centrum af lughullet, hvilket fik buget til at være under konstant nedadrettet spænding fra kablet. Dette førte til knusning i det øverste ende af bugebasen, hvilket resulterede i SF6-gasudløb. Denne type RMU (model: GAK4, producent: Shenzhen Minyuanshun, dvs. Ormazabal) har oplevet lignende fejl flere gange, hvilket tyder på en familieagtig design- eller produktionsfejl.

Sådanne fejl forekommer ofte ved kabelterminalerne. De hovedsagelige årsager inkluderer ukorrekt kabelinstallation, der fører til langvarig mekanisk spænding på terminalerne, eller inbyggede produktionsproblemer i RMU'en selv - såsom utilstrækkelig tæthed på visse punkter - begge kan føre til SF6-gasudløb.

2.2 Kabelterminalfejl i RMU

I december 2014 blev under rutineret patrulje sortnede områder observeret på skabsdøren af en 10kV RMU, hvilket antydede mulig elektrisk udløsning. RMU'en var en fireafsnitsenhed, hvor det fjerde afsnit var ubrugt og beholdt som reserve. Efter strømafbrydelse og skabinspektion blev tydelige tegn på udløsning fundet i det andet og tredje afsnit. I det andet afsnit viste fase C klare tegn på udløsning fra stresskonen til skabslegemet.

Stresskonen var installeret for lavt, helt nedenfor semilediringslagets afklipningspunkt på kablet. Dens nederste ende overlappede ikke med semilediringsafklippelsen, og dens øverste ende kontaktede ikke det indre semilediringslag i albuesammenkoblingen. Dette førte til koncentration af elektriske felt i det øverste kant af stresskonen, hvilket over tid førte til isoleringsnedbrydning og derefter udløsning til skabsvæggen. I det tredje afsnit viste fase B's albuesammenkobling tegn på arcingsskader.

Ved demontering fandt det sig, at den anvendte terminallug var designet til udendørs anvendelse, ikke den oprindeligt specificerede type. På grund af dimensionsforskelle havde den udendørs-type lug en mindre indre diameter, der forhindrede, at den kunne sættes fuldt ud ned på bunten af terminalstudset. For at kompensere for dette blev en klem forkert tilføjet mellem lug og bugelederen, hvilket resulterede i dårlig kontakt, øget modstand og overophedning. Desuden var albuesammenkoblingen i dette afsnit for stor og misforholdet til stresskonen, og den kunne ikke stramt lukke kablets endekappe. Dette kompromitterede den fulde isoleringsintegritet af RMU'en, hvilket tillod fugt at kondensere på overfladen af kablets isolering og støtisolatorer, reducere isoleringsydelighed og skabe sporingsbaner.

Konklusion: Kvaliteten af kablets endeforarbejdning og forbindelsen mellem kablet og RMU'en er afgørende vigtig. Givet RMU'ens kompakte struktur og begrænsede interne plads, kræves høj præcision i kablets forbindelsesarbejde. Ukorrekt behandling af lederen, skjoldet eller semilediringslaget - der fører til utilstrækkelig glidafstand - kan let resultere i isoleringsnedbrydning. Strenge kvalitetskontroller under installation af kablets ende er nødvendige for at forhindre fejl ved kilden og reducere sandsynligheden for afbrydelser.