Análisis de dos fallos en unidades principales de anillo SF₆ de 10kV y pruebas en vivo

Análisis de dos fallos en unidades de anillo SF₆ de 10kV y pruebas en vivo​

​1 Introducción a las unidades de anillo SF₆ de 10kV​
Una unidad de anillo SF₆ de 10kV (RMU) generalmente consta de un tanque de gas, un compartimento del mecanismo de operación y un compartimento de conexión de cables.

• ​Tanque de Gas: El componente más crítico, que alberga la barra de bus del interruptor de carga, el eje del interruptor y el gas SF₆. El interruptor de carga es un interruptor de tres posiciones, que incluye una hoja de aislamiento y un escudo extintor de arco.
• ​Compartimento del Mecanismo de Operación: El mecanismo de operación se conecta al interruptor de carga y al interruptor de tierra a través del eje del interruptor. Los operadores insertan una varilla de operación en el orificio de acceso para realizar operaciones de cierre, apertura o tierra. Dado que los contactos del interruptor no son visibles, un indicador de posición directamente vinculado al eje muestra claramente el estado actual de los interruptores de carga y tierra. Los interbloqueos mecánicos entre el interruptor de carga, el interruptor de tierra y el panel frontal garantizan el cumplimiento de los requisitos de seguridad de las "cinco prevenciones".
• ​Compartimento de Conexión de Cables: Ubicado en la parte frontal de la RMU para facilitar la conexión de cables. Las terminaciones de cable utilizan accesorios de cable de silicona vivos táctiles o no táctiles para conectarse a los pasantes aislantes de la RMU.

​2 Análisis de dos fallos​
​2.1 Fallo por fuga de gas SF₆​
Se produjo un corte de línea de 10kV debido a una falla. La inspección reveló humo saliendo de una RMU Yangmeikeng. Al abrir el gabinete, se encontró que la terminal de cable del interruptor #2 estaba fracturada, con gas escapando del tanque. Al quitar el conector de codo, se observó que el perno doble para la instalación del pasante no estaba centrado en el orificio de la brida, causando una fuerza descendente prolongada sobre el pasante y llevando a una fisura en la raíz.
Este tipo de fallos a menudo ocurren en las terminaciones de cable debido a una instalación incorrecta, lo que resulta en un estrés sostenido que provoca la fisura en la interfaz entre el tanque de gas y la terminal, y la fuga de SF₆. Alternativamente, sellos de fabricación defectuosos pueden causar fugas.

​2.2 Fallo en la terminación de cable en la RMU​
Durante una inspección rutinaria, la puerta de un gabinete RMU de 10kV apareció ennegrecida, indicando una posible descarga. La cuarta unidad de la RMU de cuatro unidades era de repuesto. La inspección posterior al corte de suministro reveló una descarga significativa en las segundas y terceras unidades:

• ​Unidad 2: El cono de tensión de la fase C mostró marcas de descarga y ennegrecimiento en la pared del gabinete.
• ​Unidad 3: El codo del cable de la fase B exhibió quemaduras por descarga.
  La desmontaje reveló:
• ​Unidad 2: El cono de tensión estaba instalado demasiado bajo, completamente debajo de la ruptura semiconductora del cable. Un mal contacto en ambos extremos causó una concentración del campo eléctrico, lo que llevó a un colapso y descarga contra el gabinete.
• ​Unidad 3: Se utilizó un terminal de cable exterior incorrecto (de menor tamaño) en lugar del original. Se insertaron espaciadores ilegalmente entre el terminal y el núcleo de cobre del pasante, causando un mal contacto y sobrecalentamiento. Un codo de tamaño excesivo no selló el cono de tensión, permitiendo la entrada de humedad, la degradación del aislamiento y el seguimiento.
  La calidad de la terminación del cable es crucial en las RMUs compactas. El tratamiento subestándar del conductor, el blindaje o la capa semiconductora reduce la distancia de reptación, arriesgando el colapso. El control estricto de la calidad durante la terminación minimiza los riesgos de fallo.

​3 Análisis de pruebas en vivo​
​3.1 Hallazgos de las pruebas en vivo​
En octubre, las pruebas de descarga parcial (DP) en RMUs de 10kV detectaron señales anormalmente altas (TEV ≈18dB, AE ≈20dB) en unidades de un fabricante. Pruebas posteriores en 15 unidades revelaron descargas similares en 7. Las ventanas de observación mostraron marcas de seguimiento en las terminaciones de cable, con cabezas T que exhibían quemaduras. El desmontaje confirmó daños severos por descarga:

• Las superficies de los enchufes, protectores contra sobretensiones, pasantes de epoxi y sellos mostraron quemaduras de seguimiento.
• Las interfaces sueltas entre los enchufes y los sellos permitieron la entrada de humedad, corrodiendo las partes metálicas y degradando el aislamiento.
  Después de reemplazar los componentes, los niveles de DP volvieron a la normalidad.

​3.2 Resumen de la metodología de prueba​
La evaluación de DP combina "escuchar", "oler", "observar" y "probar":

• ​Preparación: Verificar la seguridad del equipo, calibrar los instrumentos de DP y verificar cruzado los ID del sistema.
• ​Comprobaciones preliminares:
• Monitorear la presión del gas.
• Escuchar sonidos anormales (si están presentes, evacuar y reportar).
• Oler olores a quemado antes de abrir las puertas.
• Inspeccionar visualmente a través de las ventanas: rastros de descarga en forma de árbol en las cabezas T o fundido blanco en los enchufes de aislamiento indican fallos.
• ​Procedimiento de prueba:
  ① Medir TEV de fondo en puertas metálicas sin energizar para medir los niveles generales de DP.
  ② Prueba TEV: Presionar firmemente los sensores contra las puertas metálicas; localizar las fuentes de DP mediante la atenuación de la señal.
  ③ Prueba AE: Escanear las brechas de las puertas.
• ​Criterios de resultado (Estándar de la utilidad de Shenzhen)​:

​4 Conclusión​
Conocimientos clave:
① Las RMUs de SF₆ se están implementando cada vez más en nodos críticos de las redes de distribución debido a sus ventajas.
② Los fallos en RMUs de 10kV SF₆ a menudo se originan en la mala artesanía de las terminaciones de cable. El control estricto de la calidad, la supervisión en el sitio y las pruebas pre-comisionamiento son esenciales para reducir las fallas.
③ Las pruebas de DP en vivo permiten evaluaciones de salud no disruptivas, facilitando la mitigación de defectos y minimizando los riesgos de cortes de suministro.