10kV SF6 pierścieniowe jednostki główne: Struktura awarie i jakość zakończeń kabla

1. Wprowadzenie do jednostek głównych pierścienia SF6 10kV (RMU)

Jednostka główna pierścienia SF6 10kV zazwyczaj składa się z trzech głównych części: komory gazowej (zbiornika), komory mechanizmu napędowego i komory połączeń kablowych.

• Komora gazowa jest kluczowym elementem RMU. Jest wypełniona gazem SF6 i zawiera ważne elementy takie jak przełącznik obciążeniowy, szyny rozdzielcze i wał przełącznika. Przełącznik obciążeniowy ma trójpołożeniowe wykonanie – obejmujące funkcje zamykania, otwierania i uziemiania – i jest głównie skonstruowany z przełącznika nożycowego i komory gaszenia łuku, wykorzystując gaz SF6 do osiągnięcia doskonałej izolacji i wygaszania łuku.

• Wewnątrz komory mechanizmu napędowego, mechanizm napędowy jest połączony za pomocą wału przełącznika zarówno z przełącznikiem obciążeniowym, jak i z przełącznikiem uziemiającym. Operatorzy wstawiają ręczny pręt operacyjny do otworu operacyjnego, aby wykonać operacje zamykania, otwierania i uziemiania. Ponieważ kontakty przełącznika są zamknięte w szczelnej komorze gazowej i nie są widoczne, na mechanizmie napędowym jest umieszczony wskaźnik pozycji bezpośrednio połączony z wałem przełącznika, jasno pokazujący aktualny stan przełącznika obciążeniowego i przełącznika uziemiającego. Mechaniczne blokady są zainstalowane między przełącznikiem obciążeniowym, przełącznikiem uziemiającym i przednią klapą, aby spełnić wymagania „pięciu ochron”, zapewniając bezpieczeństwo operacji.

• Komora połączeń kablowych znajduje się z przodu RMU, ułatwiając połączenie kabla. Połączenie między kablem a izolującym wtykiem RMU może być wykonane przy użyciu dotykowych lub niedotykowych akcesoriów kablowych z silikonu, dostosowanych do różnych wymagań bezpieczeństwa w różnych warunkach pracy.

2. Analiza dwóch przypadków awarii

2.1 Awaria przecieku gazu SF6

31 marca 2015 roku o 21:47 linia 10kV doznała awarii. Podczas inspekcji linii zaobserwowano dym dochodzący z RMU Yangmeikeng. Otworzenie drzwi szafy ujawniło, że terminal przełącznika nr 2 pękł i zbiornik gazowy przeciekał. Dalsza inspekcja po zdjęciu kolana ujawniła, że podwójny болт, используемый для установки втулки, был смещен относительно центра отверстия клеммы, что привело к тому, что втулка подвергалась постоянному механическому напряжению со стороны кабеля. Это вызвало трещину в верхней части основания втулки, что привело к утечке газа SF6. Этот тип RMU (модель: GAK4, производитель: Shenzhen Minyuanshun, то есть Ormazabal) неоднократно испытывал подобные отказы, что указывает на системный дефект проектирования или производства.

Takie awarie często występują na postawie końcówki kabla. Głównymi przyczynami są niewłaściwa instalacja kabla prowadząca do długotrwałego naprężenia mechanicznego na postawie końcówki, lub wewnętrzne problemy produkcji samego RMU – takie jak niewystarczająca szczelność w niektórych punktach – co może prowadzić do przecieku gazu SF6.

2.2 Awaria końcówki kabla w RMU

W grudniu 2014 roku podczas rutynowej inspekcji zaobserwowano czernienie na drzwiach szafy RMU 10kV, co sugerowało możliwe rozładowanie elektryczne. RMU był jednostką czterokomorową, z czwartą komorą nieużywaną i zachowaną jako rezerwowa. Po wyłączeniu zasilania i inspekcji szafy znaleziono wyraźne ślady rozładowania w drugiej i trzeciej komorze. W drugiej komorze faza C wykazała jasne ślady rozładowania od stożka napinającego do korpusu szafy.

Stożek napinający został zainstalowany zbyt nisko, całkowicie poniżej punktu przetarcia warstwy półprzewodnikowej kabla. Jego dolny koniec nie nakładał się na przetarty obszar, a górny nie stykał się z wewnętrzną warstwą półprzewodnikową kolana. To spowodowało skupienie pola elektrycznego na górnym brzegu stożka napinającego, co z czasem doprowadziło do przebicia izolacji i rozładowania do ścianki szafy. W trzeciej komorze kolano fazy B wykazało widoczne ślady uszkodzeń spowodowanych łukiem elektrycznym.

Po rozmontowaniu stwierdzono, że użyto końcówki projektowanej dla zastosowań zewnętrznych, a nie oryginalnego typu. Ze względu na różnice wymiarowe, końcówka zewnętrzna miała mniejszy średnicę wewnętrzną, co uniemożliwiało jej pełne nasadzenie na dolną część studzienki końcowej. Aby to wynagrodzić, niepoprawnie dodano podkładkę między końcówką a przewodnikiem wtyku, co powodowało złe połączenie, zwiększone opory i nagrzewanie. Dodatkowo, kolano użyte w tej komorze było zbyt duże i nie pasowało do stożka napinającego, nie zapewniając szczelnego zamknięcia końcówki kabla. To naruszyło pełną integralność izolacji RMU, umożliwiając kondensację wilgoci na powierzchni izolacji kabla i izolatorów nośnych, zmniejszając wydajność izolacji i tworząc ścieżki przepływu.

Podsumowując, jakość wykonania końcówek kabla i połączenia między kablem a RMU jest krytycznie ważna. Z uwagi na zwartą strukturę i ograniczoną przestrzeń wewnętrzną RMU, wymagana jest wysoka precyzja w robocie połączeń kablowych. Niewłaściwe obsłużenie przewodnika, tarczy lub warstwy półprzewodnikowej – prowadzące do niewystarczającego dystansu pełzania – może łatwo prowadzić do awarii izolacji. Ścisła kontrola jakości podczas montażu końcówek kabla jest niezbędna, aby zapobiegać awariom u źródła i zmniejszać prawdopodobieństwo przerw w zasilaniu.