10кВ SF6 кольцевые распределительные устройства: конструкция неисправности и качество оконцевания кабелей

1. Введение в кольцевые распределительные устройства (RMU) на 10 кВ с SF6

Кольцевое распределительное устройство (RMU) на 10 кВ обычно состоит из трех основных частей: газового отсека (резервуара), отсека механизма управления и отсека для подключения кабелей.

• Газовый отсек является основным компонентом RMU. Он заполнен газом SF6 и содержит важные элементы, такие как выключатель нагрузки, шины и вал выключателя. Выключатель нагрузки имеет трехпозиционную конструкцию — закрытие, открытие и заземление — и в основном состоит из ножевого выключателя и камеры дугогашения, используя газ SF6 для достижения отличной изоляции и дугогашения.

• Внутри отсека механизма управления механизм управления соединен через вал выключателя с выключателем нагрузки и заземляющим выключателем. Операторы вставляют ручной приводной стержень в отверстие для управления, чтобы выполнить операции закрытия, открытия и заземления. Поскольку контакты выключателя находятся внутри герметичного газового резервуара и не видны, на механизме управления установлен индикатор положения, непосредственно связанный с валом выключателя, который четко показывает текущее состояние выключателя нагрузки и заземляющего выключателя. Механические блокировки установлены между выключателем нагрузки, заземляющим выключателем и передней крышкой, чтобы удовлетворять требованиям "пяти предотвращений", обеспечивая безопасность эксплуатации.

• Отсек для подключения кабелей расположен спереди RMU, облегчая подключение кабелей. Соединение между кабелем и изолирующей втулкой RMU может использовать касаемые или некасаемые кремниевые резиновые кабельные аксессуары, что позволяет удовлетворять различным требованиям безопасности в различных условиях эксплуатации.

2. Анализ двух случаев отказов

2.1 Отказ из-за утечки газа SF6

31 марта 2015 года в 21:47 произошел отказ линии на 10 кВ. При осмотре линии было замечено, что из RMU Янмэйкэнг идет дым. При открытии дверцы шкафа было обнаружено, что клемма выключателя №2 сломалась, а газовый резервуар утечка. Дальнейший осмотр после удаления изгибного соединителя показал, что двойной болт, используемый для установки втулки, был смещен относительно центра отверстия клеммы, что привело к тому, что втулка подвергалась постоянному нижнему напряжению от кабеля. Это привело к растрескиванию верхнего конца основания втулки, вызывая утечку газа SF6. Этот тип RMU (модель: GAK4, производитель: Shenzhen Minyuanshun, т.е. Ormazabal) уже несколько раз испытывал аналогичные отказы, указывая на системный дефект проектирования или производства.

Такие отказы часто происходят на клемме кабеля. Основные причины включают неправильную установку кабеля, приводящую к длительному механическому напряжению на клемме, или внутренние проблемы изготовления RMU, такие как недостаточная герметизация в определенных точках, которые могут привести к утечке газа SF6.

2.2 Отказ кабельной клеммы в RMU

В декабре 2014 года при обычном патрулировании на дверце шкафа RMU на 10 кВ было замечено потемнение, указывающее на возможное электрическое разряд. RMU состоял из четырех отсеков, четвертый отсек был неиспользуемым и оставлен в качестве резервного. После отключения питания и осмотра шкафа были обнаружены явные признаки разряда во втором и третьем отсеках. Во втором отсеке фаза C показала явные признаки разряда от стресс-конуса к корпусу шкафа.

Стресс-конус был установлен слишком низко, полностью находясь ниже точки среза полупроводящего слоя кабеля. Его нижний конец не перекрывал срез полупроводящего слоя, а верхний конец не контактировал с внутренним полупроводящим слоем изгибного соединителя. Это привело к концентрации электрического поля на верхнем краю стресс-конуса, что со временем привело к пробою изоляции и последующему разряду на стенку шкафа. В третьем отсеке на изгибном соединителе фазы B были видны следы повреждений от дуги.

При разборке было обнаружено, что использованная клемма была предназначена для наружного применения, а не для указанного типа. Из-за различий в размерах клемма наружного типа имела меньший внутренний диаметр, что не позволяло ей полностью сесть на нижнюю часть клеммного шпинделя. Для компенсации между клеммой и проводником втулки неправильно добавили шайбу, что привело к плохому контакту, увеличению сопротивления и перегреву. Кроме того, изгибной соединитель, использованный в этом отсеке, был слишком большим и не соответствовал стресс-конусу, не обеспечивая плотного уплотнения кабельного окончания. Это нарушило полную целостность изоляции RMU, позволяя влаге конденсироваться на поверхности изоляции кабеля и поддерживающих изоляторов, снижая изоляционные свойства и создавая пути для трекинга.

В заключение, качество изготовления кабельных окончаний и соединения кабеля с RMU имеют критическое значение. Учитывая компактную конструкцию и ограниченное внутреннее пространство RMU, требуется высокая точность в работе по соединению кабелей. Неправильная обработка проводника, экрана или полупроводящего слоя, приводящая к недостаточной дистанции ползучести, может легко привести к отказу изоляции. Строгий контроль качества при установке кабельных окончаний необходим для предотвращения отказов на корню и снижения вероятности отключений.