10kV SF6 ringhuvudenhet: Struktur fel och kvalitet på kabelförslutning
1. Introduktion till 10kV SF6 ringhuvuden (RMUs)
Ett 10kV SF6 ringhuvud består vanligtvis av tre huvuddelar: gasfacket (tanken), driftmekanismens fack och kabelanslutningsfacket.
Gasfacket är den kärnkomponenten i RMU. Det är fyllt med SF6-gas och innehåller viktiga element som belastningsswitch, busbarer och switchaxel. Belastningsswitchen har en trepositionsdesign – inklusive stängning, öppning och jordningsfunktioner – och är främst konstruerad med en bladswitch och bågutsläckningskammare, vilket använder SF6-gas för att uppnå utmärkt isolering och bågutsläckningsprestanda.
I driftmekanismens fack är driftmekanismen ansluten via en switchaxel till både belastningsswitchen och jordningsswitchen. Operatörer inför en manuell driftstång i driftöppningen för att utföra stängning, öppning och jordningsoperationer. Eftersom switchkontakterna är inhysta i det sägelfyllda gaskasket och inte synliga, finns det en positionindikator direkt länkad till switchaxeln på driftmekanismen, vilket tydligt visar den aktuella statusen för belastningsswitchen och jordningsswitchen. Mekaniska lås är installerade mellan belastningsswitchen, jordningsswitchen och frontlocket för att uppfylla "fem förebyggande" krav, vilket garanterar driftsäkerhet.
Kabelanslutningsfacket är beläget framför RMU, vilket underlättar kabelanslutning. Anslutningen mellan kabeln och RMUs isoleringsbushing kan använda antingen berörbar eller oberörbar silikonkautschukskabelaccessoarer, vilket möjliggör olika säkerhetskrav i olika driftmiljöer.
2. Analys av två felhändelser
2.1 SF6-gasläckagefel
Den 31 mars 2015 kl. 21:47 upplevde en 10kV-ledning ett felavbrott. Under inspektion längs ledningen observerades rök från Yangmeikeng RMU. När skåpdörren öppnades upptäcktes att terminalposten för switch #2 hade brustit och gaskasset läckte. Vidare inspektion efter borttagning av armbågskopplingen visade att dubbelhuvudsbulten som användes för att installera bushing var missplacerad i relation till centrum för lugghålet, vilket ledde till att bushing utsattes för kontinuerlig nedåtriktad spänning från kabeln. Detta resulterade i sprickor i den övre delen av bushingbasen, vilket ledde till SF6-gasläckage. Denna typ av RMU (modell: GAK4, tillverkare: Shenzhen Minyuanshun, dvs. Ormazabal) har upplevt liknande fel flera gånger, vilket indikerar ett familjärt design- eller tillverkningsdefekt.
Sådana fel inträffar ofta vid kabelterminalposten. De huvudsakliga orsakerna inkluderar felaktig kabelinstallation som leder till långvarig mekanisk stress på terminalposten, eller inbyggda tillverkningsproblem i RMU-sig – såsom otillräcklig tätning vid vissa punkter – vilket båda kan leda till SF6-gasläckage.
2.2 Kabelterminalfel i RMU
I december 2014, under en rutinpatrull, observerades svartnande på skåpdörren av en 10kV RMU, vilket antydde möjlig elektrisk avledning. RMU var en fyrfacksenhet, där det fjärde facket var outnyttjat och behölls som reserv. Efter strömavbrott och skåpinspektion upptäcktes tydliga tecken på avledning i det andra och tredje facket. I det andra facket visade fas C tydliga tecken på avledning från spänningskonusten till skåpkroppen.
Spänningskonusen hade installerats för lågt, helt placerad under semileductorlagrets avskurna punkt på kabeln. Dess nedre ände lyckades inte överlappa med semilectorlagrets avskurna punkt, och dess övre ände kom inte i kontakt med den inre semileductorlagret på armbågskopplingen. Detta ledde till elektrisk fältkoncentration vid den övre kanten av spänningskonusen, vilket med tiden ledde till isoleringsgenombrott och senare avledning till skåpväggen. I det tredje facket visade fas B:s armbågskoppling tydliga tecken på bågskador.
Vid demontering upptäcktes att den använda terminalluggen var utformad för utomhusanvändning, inte den ursprungligt specificerade typen. På grund av dimensionella skillnader hade den utomhus-luggen en mindre inre diameter, vilket hindrade den från att sitta fullständigt på botten av terminalstudsen. För att kompensera lades en platta felaktigt till mellan luggen och bushing-konduktorn, vilket ledde till dålig kontakt, ökad resistans och överhettning. Dessutom var armbågskopplingen som användes i detta fack för stor och omatchad med spänningskonusen, vilket misslyckades med att hålla kabeltermineringen tätt. Detta komprometterade den fullständiga isoleringsintegriteten hos RMU, vilket tillät fukt att kondensera på ytan av kabelisoleringen och stödjande isolatorer, vilket minskade isoleringsprestanda och skapade spårbanor.
Sammanfattningsvis är kvaliteten på kabeltermineringstillverkning och anslutningen mellan kabeln och RMU ytterst viktig. Med tanke på den kompakta strukturen och den begränsade interna utrymmet i RMU krävs hög precision i kabeljointsarbete. Oegentlig hantering av konduktorn, skyddet eller semilektorlagret – vilket leder till otillräcklig krypkavstånd – kan lätt resultera i isoleringsfel. Strikt kvalitetskontroll under installation av kabelterminering är nödvändig för att förhindra fel vid källan och minska risken för avbrott.
