Unidades de anel SF6 de 10kV: Estructura fallos e calidade da terminación do cable
1. Introdución aos unidades de anel principal (RMUs) SF6 de 10kV
Unha unidade de anel principal (RMU) SF6 de 10kV xeralmente consta de tres partes principais: o compartimento de gas (tanque), o compartimento do mecanismo de operación e o compartimento de conexión de cabos.
O compartimento de gas é o compoñente central da RMU. Está cheo de gas SF6 e alberga elementos críticos como o interruptor de carga, as barras colectoras e o eixe do interruptor. O interruptor de carga ten un deseño de tres posicións que inclúe funcións de pechado, apertura e aterramento, e está construído principalmente con un interruptor de lâmina e unha cámara de extinción de arco, utilizando o gas SF6 para lograr un excelente aislamento e rendemento na extinción de arcos.
Dentro do compartimento do mecanismo de operación, o mecanismo de operación está conectado ao interruptor de carga e ao interruptor de aterramento mediante un eixe de interruptor. Os operadores introducen unha varilla de operación manual no orificio de operación para realizar as operacións de pechado, apertura e aterramento. Como os contactos do interruptor están encerrados dentro do tanque de gas selado e non son visibles, proporcionase un indicador de posición directamente ligado ao eixe do interruptor no mecanismo de operación, mostrando claramente o estado actual do interruptor de carga e do interruptor de aterramento. Instálanse interbloqueos mecánicos entre o interruptor de carga, o interruptor de aterramento e a cuberta frontal para satisfacer os requisitos de "cinco prevencións", garantindo a seguridade na operación.
O compartimento de conexión de cabos está situado na parte frontal da RMU, facilitando a conexión dos cabos. A conexión entre o cabo e a manga aislante da RMU pode usar accesorios de cabo de caucho de silicón táctil ou non táctil, adaptándose a diferentes requisitos de seguridade en varios entornos de operación.
2. Análise de dous incidentes de fallo
2.1 Fallo por fuga de gas SF6
Ao ás 21:47 do 31 de marzo de 2015, unha liña de 10kV experimentou un corte por fallo. Durante a inspección ao longo da liña, observouse humo emanando da RMU de Yangmeikeng. Ao abrir a porta do armario, descubriuse que o poste terminal do interruptor nº2 estaba fracturado e o tanque de gas estaba perdeindo. Unha inspección posterior tras retirar o conector de cotovelo revelou que o parafuso de dobre cabeza utilizado para instalar a manga estaba desalineado con o centro do orificio da abrazadera, provocando que a manga estivese sometida a unha tensión continua hacia baixo debido ao cabo. Isto levou a unha fractura na parte superior da base da manga, resultando en una fuga de gas SF6. Este tipo de RMU (modelo: GAK4, fabricante: Shenzhen Minyuanshun, isto é, Ormazabal) experimentou fallos similares varias veces, indicando un defecto de deseño ou fabricación familiar.
Estes fallos ocorren comúnmente no poste terminal do cabo. As causas principais inclúen unha instalación incorrecta do cabo que leva a un estrés mecánico de longa duración no poste terminal, ou problemas de fabricación intrínsecos na propia RMU, como un selle deficiente en certos puntos, ambos poden levar a fugas de gas SF6.
2.2 Fallo no terminal de cabo na RMU
En decembro de 2014, durante unha patrulla rutinaria, observouse enegrecemento na porta do armario dunha RMU de 10kV, sugirindo unha posible descarga eléctrica. A RMU era unha unidade de catro compartimentos, sendo o cuarto compartimento inutilizado e mantido como reserva. Despois do corte de corrente e a inspección do armario, atopáronse signos evidentes de descarga nos compartimentos segundo e terceiro. No compartimento segundo, a fase C mostraba evidencias claras de descarga desde o cono de estrés ata o corpo do armario.
O cono de estrés estaba instalado demasiado baixo, completamente posicionado abaixo do punto de recorte da capa semiconductora do cabo. A súa extremidade inferior non superpunha o recorte semiconductor, e a súa extremidade superior non entraba en contacto coa capa semiconductora interna do conector de cotovelo. Isto resultou nunha concentración de campo eléctrico na borda superior do cono de estrés, levando a unha ruptura da aislación a lo largo do tempo e a unha subsecuente descarga ao muro do armario. No compartimento terceiro, o conector de cotovelo da fase B mostraba signos visibles de danos por arco.
Despois da desmontaxe, descubriuse que a abrazadera terminal utilizada estaba deseñada para aplicacións exteriores, non o tipo especificado orixinalmente. Debido ás diferenzas dimensionais, a abrazadera de exterior tiña un diámetro interior menor, impidindo que se sentase completamente na base do terminal. Para compensar, engadiuse incorrectamente unha arruela entre a abrazadera e o conductor da manga, resultando en un mal contacto, un aumento da resistencia e sobreaquecemento. Ademais, o conector de cotovelo usado neste compartimento era excesivamente grande e non coincidia co cono de estrés, non sellando hermeticamente a terminación do cabo. Isto comprometía a integridade total da aislación da RMU, permitindo que a humidade se condensara na superficie da aislación do cabo e dos aislantes de soporte, reducindo o rendemento da aislación e creando rutas de seguimento.
En conclusión, a calidade da fabricación das terminacións de cabo e a conexión entre o cabo e a RMU son críticamente importantes. Dado a estructura compacta e o espazo interno limitado das RMUs, requirese unha alta precisión no traballo artesanal das uniones de cabo. Un manejo incorrecto do conductor, do escudo ou da capa semiconductora, que lleve a unha distancia de reptación insuficiente, pode resultar facilmente en un fallo de aislación. É esencial un control de calidade estrito durante a instalación das terminacións de cabo para prevenir fallos na súa orixe e reducir a probabilidade de cortes de corrente.
