Unità a anello SF6 10kV: Struttura, guasti e qualità della terminazione dei cavi
1. Introduzione alle Unità Principali Ad Anello (RMU) SF6 da 10kV
Un'unità principale ad anello (RMU) da 10kV con gas SF6 è solitamente composta da tre parti principali: la camera del gas (serbatoio), la camera del meccanismo di manovra e la camera delle connessioni dei cavi.
La camera del gas è il componente centrale dell'RMU. È riempita con gas SF6 e ospita elementi critici come l'interruttore di carico, le barre di raccordo e l'albero degli interruttori. L'interruttore di carico presenta una configurazione a tre posizioni - composta da funzioni di chiusura, apertura e terra - ed è principalmente costruito con un interruttore a lamina e una camera di spegnimento dell'arco, utilizzando il gas SF6 per ottenere un'eccellente isolamento e prestazioni di spegnimento dell'arco.
All'interno della camera del meccanismo di manovra, il meccanismo di manovra è collegato all'interruttore di carico e all'interruttore di terra tramite l'albero degli interruttori. Gli operatori inseriscono un bastone di manovra manuale nell'apertura di manovra per eseguire operazioni di chiusura, apertura e terra. Poiché i contatti dell'interruttore sono racchiusi all'interno del serbatoio di gas sigillato e non visibili, un indicatore di posizione direttamente collegato all'albero degli interruttori è fornito sul meccanismo di manovra, mostrando chiaramente lo stato corrente dell'interruttore di carico e dell'interruttore di terra. Sono installati interventi meccanici tra l'interruttore di carico, l'interruttore di terra e il pannello anteriore per soddisfare i requisiti di "cinque-prevenzioni", garantendo la sicurezza operativa.
La camera delle connessioni dei cavi si trova sul lato anteriore dell'RMU, facilitando la connessione dei cavi. La connessione tra il cavo e il bocchettone isolante dell'RMU può utilizzare accessori di cavo in silicone toccabili o non toccabili, adattandosi a diverse esigenze di sicurezza in vari ambienti operativi.
2. Analisi di Due Incidenti di Guasto
2.1 Guasto per Perdita di Gas SF6
Alle 21:47 del 31 marzo 2015, una linea da 10kV ha subito un guasto di interruzione. Durante l'ispezione lungo la linea, è stato osservato fumo proveniente dall'RMU di Yangmeikeng. Aprendo la porta dell'armadio, si è scoperto che il terminale dell'interruttore n. 2 si era rotto e il serbatoio del gas stava perdendo. Un'ulteriore ispezione dopo la rimozione del connettore a gomito ha rivelato che il bullone a doppia testa utilizzato per installare il bocchettone era fuori asse rispetto al centro del foro del terminale, causando al bocchettone una tensione continua verso il basso dal cavo. Ciò ha portato alla rottura nella parte superiore della base del bocchettone, causando la perdita di gas SF6. Questo tipo di RMU (modello: GAK4, produttore: Shenzhen Minyuanshun, cioè Ormazabal) ha sperimentato guasti simili più volte, indicando un difetto di progettazione o fabbricazione familiare.
Questi guasti si verificano comunemente al terminale del cavo. Le cause principali includono un'installazione impropria del cavo che causa stress meccanico a lungo termine sul terminale, o problemi intrinseci di fabbricazione nell'RMU stesso - come sigillatura inadeguata in alcuni punti - entrambi possono portare a perdite di gas SF6.
2.2 Guasto al Terminale del Cavo nell'RMU
Nel dicembre 2014, durante una normale ispezione, è stato osservato un annerimento sulla porta dell'armadio di un RMU da 10kV, suggerendo una possibile scarica elettrica. L'RMU era a quattro compartimenti, con il quarto compartimento inutilizzato e mantenuto come riserva. Dopo lo spegnimento e l'ispezione dell'armadio, sono stati trovati segni evidenti di scarica nei secondi e terzi compartimenti. Nel secondo compartimento, la fase C ha mostrato prove chiare di scarica dal cono di stress al corpo dell'armadio.
Il cono di stress era stato installato troppo in basso, completamente posizionato sotto il punto di ritaglio del layer semiconduttore del cavo. Il suo estremo inferiore non sovrapponeva il ritaglio semiconduttore, e il suo estremo superiore non contattava il layer semiconduttore interno del connettore a gomito. Ciò ha portato a una concentrazione del campo elettrico all'estremità superiore del cono di stress, causando una rottura dell'isolamento nel tempo e successivamente una scarica al muro dell'armadio. Nel terzo compartimento, il connettore a gomito della fase B ha mostrato segni visibili di danni dovuti all'arco elettrico.
Durante lo smontaggio, è stato scoperto che il morsetto utilizzato era progettato per applicazioni esterne, non del tipo originariamente specificato. A causa delle differenze dimensionali, il morsetto per esterno aveva un diametro interno più piccolo, impedendogli di adattarsi completamente alla base del terminale. Per compensare, è stato aggiunto in modo improprio un anello tra il morsetto e il conduttore del bocchettone, risultando in un contatto insufficiente, aumento della resistenza e surriscaldamento. Inoltre, il connettore a gomito utilizzato in questo compartimento era sovradimensionato e non abbinato al cono di stress, non riuscendo a sigillare strettamente la terminazione del cavo. Ciò ha compromesso l'integrità isolante completa dell'RMU, permettendo la condensa sull'isolamento del cavo e sui supporti isolanti, riducendo le prestazioni di isolamento e creando percorsi di tracciamento.
In conclusione, la qualità della fabbricazione della terminazione del cavo e la connessione tra il cavo e l'RMU sono estremamente importanti. Data la struttura compatta e lo spazio interno limitato degli RMU, è richiesta una precisione elevata nella lavorazione delle giunture dei cavi. Un trattamento improprio del conduttore, dello schermo o del layer semiconduttore - che porta a una distanza di strisciamento insufficiente - può facilmente causare un fallimento dell'isolamento. Un controllo rigoroso della qualità durante l'installazione della terminazione del cavo è essenziale per prevenire i guasti alla fonte e ridurre la probabilità di interruzioni.
