10kV SF6 kolobarji za distribucijske napetosti: Struktura poskodbe in kakovost priključev kabelov

1. Predstavitev 10kV SF6 kolobarjev glavnih enot (RMU)

10kV SF6 kolobar glavnih enot običajno sestavlja tri glavne dele: plinski odsek (rezervoar), odsek z mehanizmom delovanja in odsek za povezavo kabelov.

• Plinski odsek je ključni sestavni del RMU. Napolnjen je s plinom SF6 in vsebuje pomembne elemente, kot so prenašalni preklopnik, napajalne vodice in valj preklopnika. Prenašalni preklopnik ima tripozicijski dizajn – sestavljen iz funkcij zapiranja, odpiranja in zazemljanja – in je predvsem izdelan z preklopniki s klinji in komorno za ugasanje loka, ki uporablja plin SF6 za doseganje odlične izolacije in ugašanja loka.

• Znotraj odseka z mehanizmom delovanja je mehanizem povezan preko valja preklopnika s prenašalnim preklopnikom in preklopnikom zazemljanja. Operatorji vstavijo ročni pogonski člen v pogonsko luknjo za izvedbo operacij zapiranja, odpiranja in zazemljanja. Ker so kontakti preklopnika skriti znotraj zategnjenega plinskega rezervoarja in niso vidni, je na mehanizmu zagotovljena kazalo položaja, neposredno povezano s valjem preklopnika, ki jasno prikazuje trenutni status prenašalnega preklopnika in preklopnika zazemljanja. Med prenašalnim preklopnikom, preklopnikom zazemljanja in prednjim pokrovom so nameščeni mehanski zaklepki, da bi zadostili "petim zahtevam za preprečevanje", kar zagotavlja varnost pri delu.

• Odsek za povezavo kabelov se nahaja na prednji strani RMU in omogoča povezavo kabelov. Povezava med kabelom in izolacijskim cimnikom RMU lahko uporablja dotične ali nedotične silikonsko gumeno opremo za kable, ki prilagajajo različne varnostne zahteve v različnih delovnih okoljih.

2. Analiza dveh težav s posledicami

2.1 Težava s tekočinami SF6

31. marca 2015 ob 21:47 je 10kV linija doživela težavo s izpadom. Med pregledom po liniji je bilo opaženo, da iz RMU Yangmeikeng izhaja dim. Po odprtju vrata ohišja je bilo ugotovljeno, da je terminalni stolpec preklopnika št. 2 pretrkal in plinski rezervoar tekel. Dodatna preverjanja po odstranitvi loktega spoja so pokazala, da je dvokončni vint, uporabljen za namestitev cimnika, bil neskladno poravnana s sredino lužine, kar je povzročilo, da je cimnik bil pod stalnim navpičnim natezanjem od kabela. To je vodilo do razbitja zgornjega konca baze cimnika, kar je povzročilo tekanje plina SF6. Ta vrsta RMU (model: GAK4, proizvajalec: Shenzhen Minyuanshun, to je Ormazabal) je že večkrat doživela podobne težave, kar kaže na družinsko obliko ali proizvodnjo z defektom.

Takšne težave se pogosto pojavljajo na terminalnem stolpcu kabela. Glavni vzroki vključujejo nepravilno namestitev kabela, ki vodi do dolgoročnega mehanskega natezanja na terminalnem stolpcu, ali notranje proizvodne težave samega RMU – kot je neskladno tesnitev na določenih mestih – oboje pa lahko vodi do tekanja plina SF6.

2.2 Težava s terminalom kabela v RMU

Decembra 2014, med rednimi pregledi, je bilo opaženo, da je vrata ohišja 10kV RMU postala črna, kar je naznačevalo možno električno razsevanje. RMU je bil četvertočelni, z četrto celico, ki je ostala neuporabljena in je bila shranjena kot rezerva. Po izklopu napajanja in pregledu ohišja so bile očitne znaki razsevanja v drugi in tretji celici. V drugi celici je bilo očitno, da faza C razseva od napetostnega stožca do telesa ohišja.

Napetostni stožec je bil nameščen prenizko, popolnoma pod rezanjem polprovodnega sloja kabela. Njegov spodnji konec ni prekrival rezanja polprovodnega sloja, njegov zgornji konec pa ni stikal z notranjim polprovodnim slojem loktega spoja. To je vodilo do koncentracije električnega polja na zgornjem robu napetostnega stožca, kar je s časom vodilo do propada izolacije in kasneje do razsevanja do telesa ohišja. V tretji celici je bilo očitno, da lokteni spoj faze B pokazuje znake poškodbe zaradi loka.

Po razbiralnem pregledu je bilo ugotovljeno, da je bil uporabljen terminalni člen, namenjen za uporabo na prostem, ne pa originalno določen tip. Zaradi razlik v dimenzijah je imel zunanji terminalni člen manjši notranji premer, kar mu ni dovoljevalo, da bi se popolnoma zasedel na dnu terminalnega studnice. Za kompenzacijo je bil nepravilno dodan številnik med terminalnim členom in prevodnikom cimnika, kar je vodilo do slabe stiki, povečane upornosti in seganja. Poleg tega je bil lokteni spoj, uporabljen v tej celici, prevelik in neujeman z napetostnim stožcem, kar ni dovoljevalo tesnega zapiranja konca kabela. To je ogrozilo celostno izolacijsko celovitost RMU, kar je omogočilo kondenzacijo vlage na površini izolacije kabela in nosilnih izolatorjev, zmanjšanje izolacijske zmogljivosti in ustvarilo poti za sledenje.

V zaključku je kakovost izdelave konca kabela in povezave med kabelom in RMU zelo pomembna. Zato, ker imajo RMU kompakten strukturo in omejeno notranjo prostornino, je potrebna visoka natančnost pri izdelavi spojev kablov. Nepravilna obravnava prevodnika, ščita ali polprovodnega sloja, ki vodi do nedostatka razdalje za izsiljevanje, lahko zlahka vodi do propada izolacije. Stroga kontrola kakovosti med namestitvijo konca kabela je ključna za preprečevanje težav na viru in zmanjšanje verjetnosti izpadov.