Analýza dvou selhání 10kV SF₆ okružních rozvodných jednotek a měření za napájení

Analýza dvou selhání 10kV SF₆ kruhových rozvodných jednotek a živé testování​

​1 Úvod do 10kV SF₆ kruhových rozvodných jednotek​
Typická 10kV SF₆ kruhová rozvodná jednotka (RMU) se obvykle skládá z nádrže plynu, prostoru pro ovládací mechanismus a prostoru pro připojení kabelů.

• ​Nádrž plynu: Nejdůležitější komponenta, která obsahuje sběrnici zátěžového spínace, hřídel spínacího článku a SF₆ plyn. Zátěžový spínač je třípolohový spínač, který zahrnuje izolující čepel a štít pro udušení oblouku.
• ​Prostor pro ovládací mechanismus: Ovládací mechanismus je spojen s zátěžovým spínacím článkem a zazemňovacím spínacím článkem přes hřídel spínacího článku. Provozovatelé vkládají ovládací tyč do přístupového otvoru pro provádění operací uzavírání, otevírání nebo zazemňování. Protože kontakty spínacího článku nejsou viditelné, ukazatel polohy, který je přímo propojen s hřídelem, jasně zobrazuje aktuální stav zátěžového a zazemňovacího spínacího článku. Mechanické interlocky mezi zátěžovým spínacím článkem, zazemňovacím spínacím článkem a přední panel zajistí dodržení bezpečnostních požadavků „pěti prevencí“.
• ​Prostor pro připojení kabelů: Nachází se na přední straně RMU pro snadné připojení kabelů. Konce kabelů používají dotykem odolné nebo nedotykem odolné živé silikonové kabelové příslušenství pro připojení k izolačním trubkám RMU.

​2 Analýza dvou selhání​
​2.1 Selhání úniku SF₆ plynu​
Došlo k výpadku 10kV linky kvůli poruše. Při inspekci byl zjištěn kouř ze Yangmeikeng RMU. Po otevření skříně bylo zjištěno, že konec kabelu u spínacího článku #2 byl roztržen, s únikem plynu z nádrže. Odstranění lokťového spoje ukázalo, že dvojitý čep pro montáž trubky nebyl vycentrován v otvoru čepe, což vedlo k dlouhodobému tlaku směrem dolů na trubku a jejímu prasknutí u kořene.
Taková selhání se často vyskytují u koncových kabelů kvůli nesprávné instalaci, což vede ke stálému napětí, které praskne rozhraní mezi nádrží plynu a koncovým kabelem a k úniku SF₆ plynu. Alternativně mohou být úniky způsobeny chudou pečetí při výrobě.

​2.2 Selhání koncového kabelu v RMU​
Během pravidelné inspekce se objevila černá skvrna na dveřích 10kV RMU, což naznačovalo možný výboj. Čtvrtá jednotka čtyřjednotkového RMU byla rezervní. Po výpadku byly zjištěny výrazné výboje v druhé a třetí jednotce:

• ​Jednotka 2: Fáze C stresového kuželu ukázala výbojové známky a černění na stěně skříně.
• ​Jednotka 3: Lokťový konektor fáze B ukázal spáleniny výbojem.
  Rozmontování odhalilo:
• ​Jednotka 2: Stresový kužel byl nainstalován příliš nízko, celý pod polovodičovým přerušením kabelu. Špatný kontakt na obou koncích způsobil soustředění elektrického pole, což vedlo k průrazu a výboji proti skříni.
• ​Jednotka 3: Byl použit nesprávný venkovní konektor kabelu (menší velikost) namísto původního. Mezi konektorem a měděným jádrem trubky byly nelegálně vloženy prostory, což způsobilo špatný kontakt a přehřívání. Příliš velký lokťový konektor nezabezpečil stresový kužel, což umožnilo proniknutí vlhkosti, degradaci izolace a sledování.
  Kvalita koncových kabelů je klíčová v kompaktních RMU. Podstandardní zpracování vodiče, štítu nebo polovodičové vrstvy snižuje vzdálenost plazu, což zvyšuje riziko průrazu. Přísná kontrola kvality během terminace minimalizuje rizika selhání.

​3 Analýza živého testování​
​3.1 Výsledky živého testování​
V říjnu bylo provedeno částečné vydávání (PD) testování 10kV RMU, které detekovalo nadměrně vysoké signály (TEV ≈18dB, AE ≈20dB) v jednotkách od jednoho výrobce. Následné testy na 15 jednotkách odhalily podobné výboje v 7. Okénka pozorování ukázala sledovací známky na koncových kabelech, s T-hlavami ukazujícími spáleniny. Rozmontování potvrdilo závažné poškození výbojem:

• Povrchy zapojovacích čepů, ochranných přepážek, epoxidových trubic a pečetí ukázaly sledovací spáleniny.
• Volné rozhraní mezi zapojovacími čepy a pečetěmi umožnilo proniknutí vlhkosti, což způsobilo korozi kovových částí a degradaci izolace.
  Po výměně komponent se úroveň PD vrátila k normálu.

​3.2 Shrnutí metodologie testování​
Hodnocení PD kombinuje „poslouchání“, „čichání“, „pozorování“ a „testování“:

• ​Příprava: Ověřte bezpečnost zařízení, kalibrujte PD přístroje a zkříženě zkontrolujte ID systémů.
• ​Předběžné kontroly:
• Sledujte tlak plynu.
• Poslouchejte neobvyklé zvuky (pokud jsou přítomny, evakuujte a hlášte).
• Čichajte na spálené pachy před otevřením dveří.
• Vizuálně inspekcujte okénka: stromovité sledovací stopy na T-hlavách nebo bílé roztavení na izolačních čepích naznačují poruchy.
• ​Postup testování:
  ① Měřte pozadí TEV na neenergizovaných kovových dveřích, abyste odhadli celkovou úroveň PD.
  ② Testování TEV: Pečlivě přitiskněte senzory na kovové dveře; lokalizujte zdroje PD pomocí oslabení signálu.
  ③ Testování AE: Skenujte mezery v dveřích.
• ​Kritéria výsledků (standard Shenzhen Utility)​:

​4 Závěr​
Klíčové zjištění:
① SF₆ RMU jsou stále více nasazovány v klíčových uzlech distribučních sítí díky svým výhodám.
② Selhání 10kV SF₆ RMU často vznikají z důvodu špatné kvality koncových kabelů. Přísná kontrola kvality, dohled na místě a předpokládané testy před zprovozněním jsou nezbytné pro snížení počtu vad.
③ Živé testování PD umožňuje neinvazivní hodnocení zdravotního stavu, což usnadňuje odstraňování vad a minimalizuje rizika výpadků.