10kV SF6 링 메인 유닛: 구조, 고장 및 케이블 종단 품질

1. 10kV SF6 링 메인 유닛(RMUs) 소개

10kV SF6 링 메인 유닛은 일반적으로 세 가지 주요 부분으로 구성됩니다: 가스 구역(탱크), 작동 기구 구역, 케이블 연결 구역.

• 가스 구역은 RMU의 핵심 구성 요소입니다. 이 구역은 SF6 가스로 충전되어 있으며, 부하 스위치, 버스바, 스위치 샤프트와 같은 중요한 요소를 수용합니다. 부하 스위치는 폐쇄, 개방, 접지 기능을 포함하는 3개의 위치 설계를 특징으로 하며, 주로 블레이드 스위치와 소멸실을 사용하여 SF6 가스를 통해 우수한 절연 및 아크 소멸 성능을 달성합니다.

• 작동 기구 구역 내부에서는 작동 기구가 스위치 샤프트를 통해 부하 스위치와 접지 스위치에 연결됩니다. 작업자는 작동 구멍에 수동 작동 막대를 삽입하여 폐쇄, 개방, 접지 작업을 수행합니다. 스위치 접점이 밀봉된 가스 탱크 내부에 있어 보이지 않으므로, 작동 기구에는 스위치 샤프트와 직접 연결된 위치 표시기가 제공되어 부하 스위치와 접지 스위치의 현재 상태를 명확히 표시합니다. 부하 스위치, 접지 스위치, 전면 커버 사이에 기계적 잠금 장치가 설치되어 "5개의 예방" 요구 사항을 충족하여 운영 안전성을 보장합니다.

• 케이블 연결 구역은 RMU의 앞쪽에 위치하여 케이블 연결을 용이하게 합니다. 케이블과 RMU의 절연 부싱 간의 연결은 접촉 가능하거나 접촉 불가능한 실리콘 고무 케이블 액세서리를 사용할 수 있어 다양한 운영 환경에서 다른 안전 요구 사항을 충족합니다.

2. 두 가지 고장 사례 분석

2.1 SF6 가스 누출 고장

2015년 3월 31일 오후 9시 47분에 10kV 회선에서 고장으로 인한 정전이 발생했습니다. 회선을 따라 검사 중 양메이켄 RMU에서 연기 발생이 관찰되었습니다. 캐비닛 문을 열어보니 스위치 #2의 단자 포스트가 파손되고 가스 탱크가 누출되고 있었습니다. 엘보우 커넥터를 제거한 후 추가 검사를 진행한 결과, 부싱을 설치하는 데 사용된 더블 헤드 볼트가 러그 홀의 중심과 맞지 않아, 케이블로부터 지속적인 하향력이 가해져 부싱의 상단이 균열이 생겨 SF6 가스가 누출되는 것으로 확인되었습니다. 이 종류의 RMU(GAK4 모델, 제조사: 선전 민위안순, 즉 Ormazabal)는 여러 번 비슷한 고장이 발생하여 설계나 제조 결함이 있을 가능성이 있습니다.

이러한 고장은 주로 케이블 단자 포스트에서 발생합니다. 주요 원인은 케이블 설치가 잘못되어 단자 포스트에 장기간 기계적 스트레스가 가해지거나, RMU 자체의 제조 문제(특정 지점의 밀봉이 부족) 등으로 인해 SF6 가스 누출이 발생할 수 있습니다.

2.2 RMU에서의 케이블 단자 고장

2014년 12월, 정기 순찰 중 10kV RMU의 캐비닛 문에 검은색 변색이 관찰되어 전기 방전 가능성이 제기되었습니다. 해당 RMU는 4개의 구역으로 구성되어 있었으며, 네 번째 구역은 사용되지 않고 여유 공간으로 남겨져 있었습니다. 전원을 차단하고 캐비닛을 점검한 결과, 두 번째와 세 번째 구역에서 명백한 방전 증거가 발견되었습니다. 두 번째 구역에서 C 위상은 스트레스 콘이 캐비닛 본체로 방전된 명백한 증거를 보였습니다.

스트레스 콘이 너무 낮게 설치되어 케이블의 반도체층 절단 지점 아래에 완전히 위치해 있었으며, 그 하단은 반도체 절단과 겹치지 않았고, 상단은 엘보우 커넥터의 내부 반도체층과 접촉하지 않았습니다. 이를 통해 스트레스 콘의 상단 가장자리에서 전기장 집중이 발생하여 시간이 지남에 따라 절연 파괴와 방전이 발생하여 캐비닛 벽으로 방전되었습니다. 세 번째 구역에서 B 위상의 엘보우 커넥터는 눈에 띄는 아크 손상을 보였습니다.

분해한 결과, 사용된 단자 러그는 실외용으로 설계되었으며, 원래 지정된 유형이 아니라는 것을 확인했습니다. 치수가 다르기 때문에 실외용 러그는 내부 직경이 작아 단자 스템의 바닥까지 완전히 들어가지 못했으며, 이를 보완하기 위해 러그와 부싱 도체 사이에 워셔가 부적절하게 추가되어 접촉이 좋지 않아 저항이 증가하고 과열되었습니다. 또한, 이 구역에서 사용된 엘보우 커넥터는 크기가 너무 커 스트레스 콘과 맞지 않아 케이블 종단을 완전히 밀봉하지 못했습니다. 이로 인해 RMU의 전체 절연 성능이 손상되어 케이블 절연체와 지지 절연체 표면에 수분이 응결되어 절연 성능이 감소하고 추적 경로가 생성되었습니다.

결론적으로, 케이블 종단 제작의 품질과 케이블과 RMU 간의 연결은 매우 중요합니다. RMU의 컴팩트한 구조와 제한된 내부 공간으로 인해 케이블 접합 작업에는 높은 정밀성이 필요합니다. 도체, 쉴드, 또는 반도체층의 부적절한 처리로 인해 크리핑 거리가 부족하면 쉽게 절연 실패가 발생할 수 있습니다. 케이블 종단 설치 시 엄격한 품질 관리를 통해 고장을 근본적으로 예방하고 정전 가능성은 줄이는 것이 필수적입니다.