Unités de jonction à anneau SF6 10kV : Structure, défauts et qualité de raccordement des câbles

1. Introduction aux unités de jonction en anneau SF6 10kV (RMUs)

Une unité de jonction en anneau SF6 10kV se compose généralement de trois parties principales : le compartiment de gaz (réservoir), le compartiment du mécanisme d'exploitation et le compartiment de connexion des câbles.

• Le compartiment de gaz est le composant central de l'unité RMU. Il est rempli de gaz SF6 et abrite des éléments critiques tels que l'interrupteur de charge, les barres de collecteur et l'arbre de commutation. L'interrupteur de charge présente une conception à trois positions - comprenant la fermeture, l'ouverture et la mise à la terre - et est principalement construit avec un interrupteur à lame et une chambre d'extinction d'arc, utilisant le gaz SF6 pour obtenir d'excellentes performances d'isolation et d'extinction d'arc.

• À l'intérieur du compartiment du mécanisme d'exploitation, le mécanisme d'exploitation est connecté via un arbre de commutation à l'interrupteur de charge et à l'interrupteur de mise à la terre. Les opérateurs insèrent une tige de manœuvre dans le trou de manœuvre pour effectuer les opérations de fermeture, d'ouverture et de mise à la terre. Comme les contacts de l'interrupteur sont enfermés dans le réservoir de gaz scellé et non visibles, un indicateur de position directement lié à l'arbre de commutation est fourni sur le mécanisme d'exploitation, montrant clairement le statut actuel de l'interrupteur de charge et de l'interrupteur de mise à la terre. Des verrous mécaniques sont installés entre l'interrupteur de charge, l'interrupteur de mise à la terre et la porte avant pour satisfaire aux exigences de "cinq préventions", assurant ainsi la sécurité de l'exploitation.

• Le compartiment de connexion des câbles est situé à l'avant de l'unité RMU, facilitant la connexion des câbles. La connexion entre le câble et la gaine isolante de l'unité RMU peut utiliser des accessoires de câble en caoutchouc de silicone touchables ou non touchables, répondant à différents besoins de sécurité dans divers environnements d'exploitation.

2. Analyse de deux incidents de panne

2.1 Panne de fuite de gaz SF6

À 21h47 le 31 mars 2015, une ligne 10kV a connu une panne de service. Lors de l'inspection le long de la ligne, on a observé de la fumée émanant de l'unité RMU de Yangmeikeng. En ouvrant la porte du boîtier, on a constaté que le poste terminal de l'interrupteur n°2 s'était fracturé et que le réservoir de gaz fuyait. Un examen plus approfondi après avoir retiré le connecteur coudé a révélé que la vis double tête utilisée pour installer la gaine était mal alignée avec le centre du trou de la borne, ce qui soumettait la gaine à une tension continue vers le bas provenant du câble. Cela a entraîné une fissuration à l'extrémité supérieure de la base de la gaine, provoquant une fuite de gaz SF6. Ce type d'unité RMU (modèle : GAK4, fabricant : Shenzhen Minyuanshun, c'est-à-dire Ormazabal) a connu des pannes similaires à plusieurs reprises, indiquant un défaut de conception ou de fabrication familial.

Ces pannes se produisent couramment au niveau du poste terminal du câble. Les causes principales incluent une installation incorrecte du câble conduisant à un stress mécanique à long terme sur le poste terminal, ou des problèmes de fabrication inhérents à l'unité RMU elle-même - tels qu'un scellement insuffisant à certains points - qui peuvent tous deux conduire à une fuite de gaz SF6.

2.2 Panne de poste terminal de câble dans l'unité RMU

En décembre 2014, lors d'une patrouille de routine, on a observé un noircissement sur la porte du boîtier d'une unité RMU 10kV, suggérant une possible décharge électrique. L'unité RMU était un modèle à quatre compartiments, dont le quatrième compartiment n'était pas utilisé et gardé comme réserve. Après l'arrêt de l'alimentation et l'inspection du boîtier, des signes évidents de décharge ont été trouvés dans les deuxième et troisième compartiments. Dans le deuxième compartiment, la phase C a montré des preuves claires de décharge depuis le cône de contrainte jusqu'au corps du boîtier.

Le cône de contrainte avait été installé trop bas, entièrement positionné en dessous du point de recul de la couche semi-conductrice du câble. Sa partie inférieure n'a pas chevauché le recul semi-conducteur, et sa partie supérieure n'a pas été en contact avec la couche semi-conductrice interne du connecteur coudé. Cela a entraîné une concentration du champ électrique au bord supérieur du cône de contrainte, aboutissant à une rupture progressive de l'isolation et à une décharge vers la paroi du boîtier. Dans le troisième compartiment, le connecteur coudé de la phase B a montré des signes visibles de dommages par arc électrique.

Lors du démontage, il a été constaté que la borne utilisée était conçue pour des applications extérieures, et non le type spécifié d'origine. En raison des différences dimensionnelles, la borne extérieure avait un diamètre intérieur plus petit, l'empêchant de s'asseoir complètement sur le fond de la tige de terminaison. Pour compenser, un rondelle a été ajoutée de manière inappropriée entre la borne et le conducteur de la gaine, entraînant un mauvais contact, une résistance accrue et une surchauffe. De plus, le connecteur coudé utilisé dans ce compartiment était de taille excessive et ne correspondait pas au cône de contrainte, ne permettant pas un scellement étanche de la terminaison du câble. Cela a compromis l'intégrité complète de l'isolation de l'unité RMU, permettant la condensation d'humidité sur la surface de l'isolation du câble et des isolateurs de support, réduisant les performances d'isolation et créant des chemins de suivi.

En conclusion, la qualité de la fabrication des terminaisons de câble et la connexion entre le câble et l'unité RMU sont d'une importance critique. Étant donné la structure compacte et l'espace interne limité des unités RMU, une grande précision dans la réalisation des joints de câble est requise. Une manipulation inappropriée du conducteur, du blindage ou de la couche semi-conductrice - conduisant à une distance de rampement insuffisante - peut facilement entraîner une défaillance de l'isolation. Un contrôle strict de la qualité lors de l'installation des terminaisons de câble est essentiel pour prévenir les pannes à la source et réduire la probabilité de coupures de courant.