10kV SF6-rengasverkkoyksiköt: Rakenne virheet ja kaapelipäätepisteen laatu

1. 10kV SF6 rengasverkkoyksiköiden (RMU) esittely

10kV SF6 rengasverkkoyksikkö (RMU) koostuu yleensä kolmesta pääosastosta: kaasukammio (tankki), toimintamekanismin kammio ja kaapeliyhteyden kammio.

• Kaasukammio on RMUn keskeinen komponentti. Se on täytetty SF6-kaasulla ja sisältää tärkeitä elementtejä, kuten kuormituksen kytkin, busbarit ja kytkimen vahti. Kuormituksen kytkin on kolmea asentoa suunniteltu – suljetun, avoimen ja maanauksen toiminnot – ja se on pääasiassa rakennettu terävän kytkimen ja arkin sammuttaminen huonekalulla, joka käyttää SF6-kaasua erinomaiseen eristämiseen jaarkin sammuttamiseen.

• Toimintamekanismin kammiossa toimintamekanismi on yhdistetty kytkimen vahtia sekä kuormituksen kytkimeen että maanauksen kytkimeen. Operaattorit upottavat manuaalisen toimintakauhan toimintareikään suorittaakseen suljetun, avoimen ja maanauksen toiminnot. Koska kytkimen kosketimet sijaitsevat tiiviisti suljetussa kaasutankissa eivätkä ole näkyvissä, toimintamekanismiin on lisätty paikannusnäyttö, joka on suoraan yhdistetty kytkimen vahtia, selkeästi näyttämässä kuormituksen kytkimen ja maanauksen kytkimen nykyistä tilaa. Mekaaniset lukitukset on asennettu kuormituksen kytkimen, maanauksen kytkimen ja etupuolen välille, jotta "viisi-eston" vaatimukset voitaisiin täyttää, varmistamaan toiminnallinen turvallisuus.

• Kaapeliyhteyden kammio sijaitsee RMUn edessä, helpottaen kaapelien yhteyttä. Kaapelin ja RMUn eristysputken välinen yhteys voi käyttää joko kosketettavaa tai kosketettavaa silikoniruumiin kaapeliliitoksia, mukaillen eri turvallisuusvaatimuksia eri toimintaympäristöissä.

2. Kaksi vianalyysiä

2.1 SF6-kaasun vuoto

31. maaliskuuta 2015 kello 21:47 10kV linjalla tapahtui vian aiheuttama keskeytys. Linjan pitkin tehdyn tarkastuksen aikana havaittiin, että Yangmeikeng RMUsta nousi savua. Kun auki avattiin laiterunko, havaittiin, että kytkimen #2 päätteen ruuvi oli katkennut ja kaasutankki vuoti. Lisätarkastuksessa kulman liitoksen poistamisen jälkeen havaittiin, että bushingin asennusta varten käytetty kaksipääruuvi oli epätarkasti asennettu bushingin luun keskipisteeseen, mikä johti siihen, että bushing joutui jatkuvasti alaspäin paineeseen kaapelista. Tämä johti bushingin perustuksen yläpuolelle rakoiluun, mikä aiheutti SF6-kaasun vuodon. Tällainen RMU (malli: GAK4, valmistaja: Shenzhen Minyuanshun, eli Ormazabal) on kokenut samantyyppisiä epäonnistumisia useita kertoja, mikä viittaa perheen suunnittelun tai valmistuksen puutteeseen.

Tällaiset vianpaikat ovat yleisiä kaapelin päätteen kohdalla. Pääasialliset syyt ovat virheellinen kaapelin asentaminen, mikä johtaa pitkäaikaiseen mekaaniseen stressiin päätteen kohdalla, tai itse RMUn sisäiset valmistusongelmat, kuten epätäydellinen tiivistys tietyissä kohdissa, jotka molemmat voivat johtaa SF6-kaasun vuotoon.

2.2 RMUn kaapelin päätteen vianalyysi

Joulukuussa 2014 säännöllisen patroolitarkastuksen aikana havaittiin, että 10kV RMUn laiterunko oli mustunut, mikä viittasi mahdolliseen sähköpurkautumiseen. RMU oli neljän osaston yksikkö, jonka neljäs osasto oli käyttämättömänä ja varana pidetty. Sähkökatkaisun jälkeen ja laiterunkon tarkastuksen aikana havaittiin ilmeisiä purkautumismerkkejä toisessa ja kolmannessa osastossa. Toisessa osastossa C-faasin stressi-kartio purkautui selvästi laiterunkoon.

Stressi-kartio oli asennettu liian alhaiselle, kokonaan semijohtavan kerroksen leikkauspisteen alapuolelle kaapelissa. Sen alapuoli ei ollut yhtenevä semijohtavan kerroksen leikkauspisteen kanssa, eikä sen yläpuoli ollut koskenut kulman yhteyden sisäistä semijohtavaa kerrosta. Tämä johti sähkökentän konsentraatioon stressi-kartion yläreunaan, mikä ajan myötä johti eristyksen läpimurtoon ja sähköpurkautumiseen laiterunkoon. Kolmannessa osastossa B-faasin kulman yhteydessä havaittiin ilmeisiä kaaren aiheuttamaa vahinkoa.

Purauduttaessa havaittiin, että käytetty päätteen nippu oli suunniteltu ulkoisille sovelluksille, ei alkuperäisesti määritellylle tyypille. Ulkoisen nippun sisäinen halkaisija oli pienempi, mikä esti sen istumaan kokonaan päätteen nippun pohjalle. Korjatakseen tämän, lisättiin väärin levy välilevyn ja eristysputken välille, mikä johti huonoon yhteyteen, vastuun kasvuun ja ylikuumenemiseen. Lisäksi tässä osastossa käytetty kulman yhteys oli liian suuri ja ei sovinut stressi-kartioon, mikä haittasi RMUn täydellistä eristystä, sallien kosteuden kondensaatiota kaapelien eristyksen ja tukevan eristysputken pinnalle, heikentäen eristystä ja luoimalla purkautumispolkuja.

Yhteenvetona, kaapelin päätteen valmistuksen laatu ja kaapelin yhteys RMU:n on erittäin tärkeä. RMU:n tiiviin rakenteen ja rajatun sisäisen tilan vuoksi kaapelin yhteyksien tekniikan täytyy olla erittäin tarkka. Johtimen, suojakerroksen tai semijohtavan kerroksen virheellinen käsittely, mikä johtaa riittämättömään purkautumisetaan, voi helposti johtaa eristysvian syntyyn. Tiukka laadunvalvonta kaapelin päätteen asennuksen aikana on välttämätöntä, jotta vian syyt voidaan estää lähtölähteen ja vähentää sähkökatkaisujen todennäköisyyttä.