10kV SF6 چرخه اصلی واحدها: ساختار، خطاها و کیفیت پایانه کابل

1. معرفی واحدهای اصلی حلقه SF6 با ولتاژ 10kV (RMUs)

واحد اصلی حلقه SF6 با ولتاژ 10kV معمولاً شامل سه بخش اصلی است: کامپارتمنت گاز (تانک)، کامپارتمنت مکانیسم عملیاتی، و کامپارتمنت اتصال کابل.

• کامپارتمنت گاز قطعه اصلی RMU است. آن پر از گاز SF6 است و عناصر مهمی مانند مدارباز، میله‌های اصلی، و میل تغییر وضعیت را در خود جای داده است. مدارباز طراحی سه وضعیتی دارد - شامل عملیات بستن، باز کردن، و زمین کردن - و به طور اصلی با استفاده از مدارباز شیاری و کمرنگ کننده قوس، با استفاده از گاز SF6 برای دستیابی به عملکرد عایق بندی و خاموش کردن قوس فوق العاده استفاده می‌شود.

• در داخل کامپارتمنت مکانیسم عملیاتی، مکانیسم عملیاتی از طریق میل تغییر وضعیت به هر دو مدارباز و مدارباز زمین متصل می‌شود. اپراتورها میله عملیات دستی را در سوراخ عملیاتی قرار می‌دهند تا عملیات بستن، باز کردن، و زمین کردن را انجام دهند. چون تماس‌های مدارباز در داخل تانک گاز بسته و قابل مشاهده نیستند، نشانگر موقعیت مستقیماً به میل تغییر وضعیت متصل شده است که وضعیت فعلی مدارباز و مدارباز زمین را به صورت واضح نشان می‌دهد. قفل‌های مکانیکی بین مدارباز، مدارباز زمین، و پوشش جلو برای رضایت از "پنج پیشگیری" نصب شده‌اند تا ایمنی عملیاتی را تضمین کنند.

• کامپارتمنت اتصال کابل در جلوی RMU قرار دارد و اتصال کابل را تسهیل می‌کند. اتصال بین کابل و بوشینگ عایق‌بندی RMU می‌تواند از دستگاه‌های کابلی لمسی یا غیر لمسی از نوع کائوچو سیلیکون استفاده کند که متناسب با نیازهای مختلف ایمنی در محیط‌های عملیاتی مختلف است.

2. تحلیل دو حادثه خرابی

2.1 خرابی نشت گاز SF6

در ساعت 21:47 در تاریخ 31 مارس 2015، خط 10kV با خرابی قطع شد. در طول بازرسی در امتداد خط، دیده شد که دود از RMU یانگمیکنگ بیرون می‌آید. پس از باز کردن درب کابینت، مشخص شد که پایه مدارباز شماره 2 شکسته شده و تانک گاز نشت داشته است. بازرسی بیشتر بعد از جدا کردن اتصال بالکنی نشان داد که پیچ دوسره استفاده شده برای نصب بوشینگ با مرکز سوراخ لگ استراحت نشده و بوشینگ تحت فشار پایین‌روی مداوم از سوی کابل قرار گرفته است. این منجر به ترک در بالای بوشینگ شده و نشت گاز SF6 ایجاد شده است. این نوع RMU (مدل: GAK4، سازنده: شنزن مینیوانشون، یعنی Ormazabal) چندین بار خرابی‌های مشابه داشته است که نشان‌دهنده یک نقص طراحی یا ساختاری خانوادگی است.

این نوع خرابی معمولاً در پایه کابل رخ می‌دهد. علل اصلی شامل نصب نادرست کابل که منجر به تنش مکانیکی طولانی مدت روی پایه می‌شود، یا مشکلات ساختاری ذاتی در خود RMU - مانند داشتن پایانه‌های بسته‌بندی نامناسب - هر دو می‌توانند منجر به نشت گاز SF6 شوند.

2.2 خرابی پایه کابل در RMU

در دسامبر 2014، در طول پاترول معمولی، مشاهده شد که درب کابینت یک RMU 10kV سیاه شده است که نشان‌دهنده احتمال برق‌گذری است. RMU یک واحد چهار کامپارتمنتی بود، که کامپارتمنت چهارم استفاده نشده و به عنوان ذخیره نگهداری شده بود. پس از قطع برق و بازرسی کابینت، نشانه‌های واضح برق‌گذری در کامپارتمنت‌های دوم و سوم یافت شد. در کامپارتمنت دوم، فاز C نشانه‌های واضح برق‌گذری از کنус تنش به بدنه کابینت داشت.

کنوس تنش به طور کامل زیر نقطه برش لایه نیمه‌رسانا قرار گرفته بود. پایین آن با برش لایه نیمه‌رسانا همخوانی نداشت و بالای آن با لایه نیمه‌رسانا داخلی اتصال بالکنی تماس نداشت. این منجر به تمرکز میدان الکتریکی در لبه بالای کنوس تنش شد و با گذشت زمان منجر به شکست عایق و برق‌گذری به دیوار کابینت شد. در کامپارتمنت سوم، اتصال بالکنی فاز B نشانه‌های آسیب برق‌گذری داشت.

پس از تجزیه، مشخص شد که پین لگ استفاده شده برای کاربرد خارجی طراحی شده بود، نه نوع اصیل مشخص شده. به دلیل تفاوت‌های ابعادی، پین لگ خارجی قطر داخلی کوچکتری داشت که اجازه نمی‌داد به طور کامل روی پایه لگ نشینی کند. برای جبران این مشکل، یک واشر به طور نادرست بین پین لگ و هادی بوشینگ اضافه شد که منجر به تماس ضعیف، افزایش مقاومت و گرم شدن شد. علاوه بر این، اتصال بالکنی استفاده شده در این کامپارتمنت بزرگتر از اندازه و با کنوس تنش همخوانی نداشت و نتوانست پایانه کابل را به طور کامل ببندد. این باعث کاهش کامل عایق‌بندی RMU شد و اجازه داد رطوبت روی سطح عایق‌بندی کابل و دستگاه‌های عایق‌بندی پشتیبان تجمع کند، که منجر به کاهش عملکرد عایق‌بندی و ایجاد مسیرهای ردیابی شد.

در نتیجه، کیفیت ساخت پایانه کابل و اتصال بین کابل و RMU بسیار مهم است. با توجه به ساختار فشرده و فضای داخلی محدود RMUها، دقت بالا در کاریابی اتصال کابل مورد نیاز است. رسیدگی نادرست به هادی، پوشش یا لایه نیمه‌رسانا - که منجر به فاصله کرپی کمتر می‌شود - می‌تواند به راحتی منجر به شکست عایق‌بندی شود. کنترل کیفیت دقیق در زمان نصب پایانه کابل برای جلوگیری از خرابی‌ها در منبع و کاهش احتمال قطعی بسیار ضروری است.