Analyse von zwei 10kV SF₆ Ringmain-Einheiten-Ausfällen und Live-Tests

Analysen von zwei Ausfällen von 10kV SF₆ Ringmainanlagen und Lebendtests​

​1 Einführung in 10kV SF₆ Ringmainanlagen​
Eine 10kV SF₆-Ringmainanlage (RMU) besteht in der Regel aus einem Gasbehälter, einem Betriebsmechanismenfach und einem Kabelverbindungsfach.

• ​Gasbehälter: Die wichtigste Komponente, die den Lastschalterbus, den Schaltwellenständer und das SF₆-Gas beherbergt. Der Lastschalter ist ein Dreipositionsschalter, der ein Trennblatt und einen Bögenlöscher umfasst.
• ​Betriebsmechanismenfach: Der Betriebsmechanismus verbindet sich über den Schaltwellenständer mit dem Last- und Erdungsschalter. Bediener führen einen Betriebsstab in das Zugangloch ein, um Schließen, Öffnen oder Erdungsoperationen durchzuführen. Da die Schaltkontakte nicht sichtbar sind, zeigt ein direkt an der Welle angeschlossener Positionsanzeiger den aktuellen Zustand des Last- und Erdungsschalters klar an. Mechanische Verriegelungen zwischen dem Lastschalter, Erdungsschalter und Frontpaneel gewährleisten die Einhaltung der Sicherheitsanforderungen der "fünf Verhütungen".
• ​Kabelverbindungsfach: Vorne an der RMU für eine einfache Kabelverbindung. Kabelenden verwenden berührbare oder nicht berührbare lebende Silikonkautschuk-Kabelzubehörteile, um sich an die Isolierdurchführungen der RMU anzuschließen.

​2 Analyse von zwei Ausfällen​
​2.1 SF₆ Gasleckageausfall​
Ein 10kV-Leitungsausfall trat aufgrund eines Fehlers auf. Die Inspektion zeigte Rauch aus einer Yangmeikeng RMU. Nach dem Öffnen des Gehäuses wurde festgestellt, dass das #2-Schaltkabelende gebrochen war, und es entwich Gas aus dem Behälter. Das Entfernen des Ellbogenanschlusses zeigte, dass der Doppelnietenstift zur Montage der Durchführung nicht zentriert im Lugschacht war, was zu einem langanhaltenden Druck nach unten auf die Durchführung führte und zu Rissen am Fuß.
Solche Ausfälle treten oft an Kabelenden aufgrund fehlerhafter Installation auf, was zu anhaltendem Spannung, die die Gasbehalter-Kabelende-Schnittstelle sprengt und SF₆-Leckagen verursacht. Alternativ können mangelhafte Herstellungsversiegelungen zu Leckagen führen.

​2.2 Kabelendefehler in der RMU​
Während einer Routineinspektion erschien die Tür einer 10kV RMU verbrannt, was auf mögliche Entladungen hindeutete. Die vierte Einheit der vier Einheiten RMU war Reserve. Nach dem Ausfall zeigte die Inspektion signifikante Entladung in der zweiten und dritten Einheit:

• ​Einheit 2: Phase C Spannungskonus zeigte Entladungsspuren und Verfärbung an der Gehäusewand.
• ​Einheit 3: Phase B Kabel-Ellbogen zeigte Entladungsverbrennungen.
  Die Demontage ergab:
• ​Einheit 2: Der Spannungskonus war zu tief installiert, vollständig unterhalb des Halbleiterabschlusses. Mangelnder Kontakt an beiden Enden führte zu einer Konzentration des elektrischen Feldes, was zu einer Durchschlag- und Entladung gegen das Gehäuse führte.
• ​Einheit 3: Anstatt des Originals wurde ein falscher Außenkabelanschluss (kleinerer Größe) verwendet. Zwischen dem Anschluss und dem Kupferkern der Durchführung wurden illegal Spacers eingefügt, was zu mangelndem Kontakt und Überhitzung führte. Ein zu großer Ellbogen konnte den Spannungskonus nicht versiegeln, wodurch Feuchtigkeit eindringen, die Isolation degradieren und Verfolgung auftreten konnte.
  Die Qualität der Kabelenden ist entscheidend in kompakten RMUs. Unterstandard-Leiter, Abschirmung oder Halbleiterschichtbehandlung reduziert die Kriechstrecke und erhöht das Risiko eines Durchschlags. Strenge Qualitätskontrolle während der Endmontage minimiert das Risiko von Fehlern.

​3 Analyse von Lebendtests​
​3.1 Ergebnisse der Lebendtests​
Im Oktober wurden bei 10kV RMUs partielle Entladungstests (PD) durchgeführt, die ungewöhnlich hohe Signale (TEV ≈18dB, AE ≈20dB) bei Einheiten eines Herstellers detektierten. Weitere Tests an 15 Einheiten zeigten ähnliche Entladungen in 7. Beobachtungsfenster zeigten Verfolgungsspuren an Kabelenden, und T-Köpfe zeigten Verbrennungen. Die Demontage bestätigte schwere Entladungsschäden:

• Oberflächen von Steckern, Überspannungsschutzgeräten, Epoxid-Durchführungen und Dichtungen zeigten Verfolgungsverbrennungen.
• Locker sitzende Schnittstellen zwischen Steckern und Dichtungen ermöglichten Feuchtigkeitseinträge, die Metallteile korrodieren und die Isolation degradieren ließen.
  Nach dem Austausch der Komponenten kehrten die PD-Werte auf Normal zurück.

​3.2 Zusammenfassung der Testmethodik​
PD-Bewertungen kombinieren "Hören", "Riechen", "Beobachten" und "Testen":

• ​Vorbereitung: Überprüfen Sie die Gerätesicherheit, kalibrieren Sie die PD-Instrumente und überprüfen Sie die System-IDs.
• ​Vorläufige Prüfungen:
• Überwachen Sie den Gasdruck.
• Hören Sie auf ungewöhnliche Geräusche (falls vorhanden, evakuieren und melden).
• Riechen Sie nach verbrannten Gerüchen, bevor Sie Türen öffnen.
• Visuelle Inspektion durch Fenster: baumartige Entladungsspuren an T-Köpfen oder weißes Schmelzen an Isolierplugs deuten auf Fehler hin.
• ​Testverfahren:
  ① Messen Sie den Hintergrund-TEV an nicht energisierten Metalltüren, um die Gesamt-PD-Ebenen abzuschätzen.
  ② TEV-Test: Drücken Sie die Sensoren fest gegen Metalltüren; lokalisieren Sie die PD-Quellen durch Signalabschwächung.
  ③ AE-Test: Scannen Sie die Türspalten.
• ​Erfolgskriterien (Shenzhen Stromversorgungsstandard)​:

​4 Schlussfolgerung​
Wichtige Erkenntnisse:
① SF₆ RMUs werden aufgrund ihrer Vorteile zunehmend an kritischen Knotenpunkten in Verteilernetzen eingesetzt.
② 10kV SF₆ RMU-Ausfälle resultieren oft aus mangelhafter Kabelendearbeit. Strenge Qualitätskontrollen, Aufsicht vor Ort und Vorabtests sind wesentlich, um Fehler zu reduzieren.
③ Lebend-PD-Tests ermöglichen unauffällige Gesundheitsbewertungen, die die Defektbehebung erleichtern und die Ausfallrisiken minimieren.