10kV SF6 ringhovedenhet: Struktur, feil og kvalitet på kabelterminasjoner

1. Introduksjon til 10kV SF6 ringhovedenhet (RMU)

En 10kV SF6 ringhovedenhet består typisk av tre hoveddeler: gasskammeret (tanken), operasjonsmekanismekammeret og kabelforbindelseskammeret.

• Gasskammeret er kjernen i RMU-enheten. Det er fylt med SF6-gass og inneholder viktige elementer som belastningsbryter, busser og bryterakse. Belastningsbryteren har en trefoldig design – bestående av slukking, åpning og jordfunksjoner – og er hovedsakelig konstruert med en bladslukker og buelokkjern, ved bruk av SF6-gass for å oppnå fremragende isolasjon og buelokkjernyting.

• Inni operasjonsmekanismekammeret er operasjonsmekanismen koblet via en bryterakse til både belastningsbryteren og jordbryteren. Operatører setter inn en manuell operasjonsstang i operasjonshullet for å utføre slukking, åpning og jordoperasjoner. Siden bryterkontaktene er innelukket i det tette gasskammeret og ikke synlige, er det gitt en posisjonsindikator direkte koblet til bryteraksen på operasjonsmekanismen, som tydelig viser den nåværende statusen til belastningsbryteren og jordbryteren. Mekaniske lås er installert mellom belastningsbryteren, jordbryteren og frontdekket for å tilfredsstille "fem-forsvar" krav, for å sikre driftssikkerhet.

• Kabelforbindelseskammeret ligger foran RMU-enheten, for å forenkle kabelforbindelse. Forbindelsen mellom kabel og RMUens isoleringsbushing kan bruke enten berørlige eller uberørlige silikonkautsjuk kabeltilbehør, for å tilpasse ulike sikkerhetskrav i forskjellige driftsmiljøer.

2. Analyse av to feilhendelser

2.1 Feil ved SF6-gasslekkasje

Klokken 21:47 den 31. mars 2015 oppsto det en feilutsetning på en 10kV linje. Under inspeksjon langs linjen ble det observert røyk fra Yangmeikeng RMU-enheten. Når skapdøren ble åpnet, ble det funnet at terminalposten til bryter #2 var brutt og at gasskammeret lekket. Videre inspeksjon etter fjerning av albuekoblingen viste at dobbeltbolten som ble brukt til å montere bushingen, var misført i forhold til sentrum av terminalhullet, noe som førte til at bushingen ble utsatt for kontinuerlig nedovertrukk fra kabelt. Dette førte til sprekking i øverste ende av bushingen, som resulterte i SF6-gasslekkasje. Denne type RMU (modell: GAK4, produsent: Shenzhen Minyuanshun, dvs. Ormazabal) har opplevd lignende feil flere ganger, noe som indikerer et familiebasert design- eller produksjonsdefekt.

Slike feil forekommer ofte ved kabelterminalposter. De viktigste årsakene inkluderer ukorrekt kabelinstallasjon som fører til langvarig mekanisk stress på terminalposten, eller inngåtte produksjonsproblemer i selve RMU-enheten – som utilstrekkelig tetting på visse punkter – begge kan føre til SF6-gasslekkasje.

2.2 Kabelterminalfeil i RMU

I desember 2014, under rutinepatruljering, ble det observert svartening på skapdøren til en 10kV RMU, noe som antydet mulig elektrisk utløsning. RMU-enheten var en firekammers enhet, hvor det fjerde kammeret var ubrukt og holdt som reserve. Etter strømnedlegging og skapinspeksjon, ble det funnet klare tegn på utløsning i andre og tredje kammer. I det andre kammeret viste fase C klare tegn på utløsning fra stresskonen til skapet.

Stresskonen var installert for lavt, helt under semilederlagets kuttepunkt på kabelt. Dens nedre ende klarte ikke å overlappes med semilederkutten, og dens øvre ende hadde ikke kontakt med det indre semilederlaget av albuekoblingen. Dette førte til elektrisk feltkonsentrasjon ved øvre kant av stresskonen, som over tid førte til isolasjonsovergang og deretter utløsning mot skapveggen. I tredje kammer viste fase B's albuekobling synlige tegn på buebrannskader.

Ved demontering ble det funnet at terminallugget som ble brukt, var designet for utendørs bruk, ikke den opprinnelige spesifiserte typen. På grunn av dimensjonelle forskjeller, hadde utendørs-lugget et mindre indre diameter, noe som hindret det i å sette seg fullt på bunnen av terminalstudsen. For å kompensere for dette, ble en vasker uriktig lagt mellom lugget og bushingen, noe som førte til dårlig kontakt, økt motstand og overoppvarming. I tillegg var albuekoblingen som ble brukt i dette kammeret, for stor og misført med stresskonen, noe som hindret tett forsegling av kabelterminasjonen. Dette svekket den fulle isolasjonen i RMU-enheten, tillot fuktighet å kondensere på overflaten av kabelisolasjonen og støtteisolatorer, reduserte isolasjonsytelsen og skapte sporbaner.

Konklusivt sett er kvaliteten på kabelterminasjon og forbindelsen mellom kabel og RMU av kritisk betydning. Gitt den kompakte strukturen og begrenset innvendige rom i RMU-enhetene, kreves det høy nøyaktighet i kabelsammenføyning. Uekte håndtering av ledere, skjerm eller semilederlag – som fører til utilstrekkelig krypingavstand – kan lett føre til isolasjonsfeil. Strenge kvalitetskontroller under installasjon av kabelterminasjon er essensielle for å unngå feil ved roten og redusere sannsynligheten for utsettelse.