Analyse de deux pannes d'armoires à couronne en SF₆ 10kV et essais sous tension

Analyse de deux pannes d'armoires de jonction à anneau SF₆ 10kV et tests sous tension​

​1 Introduction aux armoires de jonction à anneau SF₆ 10kV​
Une armoire de jonction à anneau (RMU) SF₆ 10kV se compose généralement d'un réservoir de gaz, d'un compartiment de mécanisme d'exploitation et d'un compartiment de connexion de câbles.

• ​Réservoir de gaz: Le composant le plus critique, abritant la barre de bus du disjoncteur de charge, l'arbre de commutation et le gaz SF₆. Le disjoncteur de charge est un interrupteur à trois positions, comprenant une lame d'isolement et un écran d'extinction d'arc.
• ​Compartiment de mécanisme d'exploitation: Le mécanisme d'exploitation est connecté au disjoncteur de charge et à l'interrupteur de terre via l'arbre de commutation. Les opérateurs insèrent une tige d'opération dans le trou d'accès pour effectuer des opérations de fermeture, d'ouverture ou de mise à la terre. Comme les contacts de l'interrupteur ne sont pas visibles, un indicateur de position directement lié à l'arbre affiche clairement l'état actuel des interrupteurs de charge et de terre. Les verrous mécaniques entre le disjoncteur de charge, l'interrupteur de terre et le panneau frontal garantissent le respect des exigences de sécurité des "cinq préventions".
• ​Compartiment de connexion de câbles: Situé à l'avant de la RMU pour faciliter la connexion des câbles. Les terminaisons de câbles utilisent des accessoires de câble en silicone vivant touchables ou non-touchables pour se connecter aux embases isolantes de la RMU.

​2 Analyse de deux pannes​
​2.1 Panne de fuite de gaz SF₆​
Une interruption de ligne 10kV s'est produite en raison d'une panne. L'inspection a révélé de la fumée émanant d'une RMU Yangmeikeng. Après l'ouverture du boîtier, il a été constaté que la terminaison de câble de l'interrupteur n°2 était fracturée, avec une fuite de gaz du réservoir. Le retrait du connecteur coudé a montré que le boulon double extrémité pour l'installation de l'embase n'était pas centré dans le trou de cosse, provoquant une force descendante prolongée sur l'embase et entraînant une fissuration à la base.
Ces pannes se produisent souvent aux terminaisons de câbles en raison d'une installation incorrecte, entraînant une contrainte durable qui fissure l'interface entre le réservoir de gaz et la terminaison, causant une fuite de SF₆. Alternativement, des joints de fabrication défectueux peuvent causer des fuites.

​2.2 Panne de terminaison de câble dans la RMU​
Lors d'une inspection de routine, la porte d'une RMU 10kV paraissait noircie, indiquant une possible décharge. La quatrième unité de la RMU à quatre unités était de réserve. L'inspection post-panne a révélé des décharges importantes dans les deuxième et troisième unités :

• ​Unité 2: Le cône de stress de la phase C montrait des marques de décharge et un noircissement sur la paroi du boîtier.
• ​Unité 3: Le coude de câble de la phase B présentait des brûlures de décharge.
  Le démontage a révélé :
• ​Unité 2: Le cône de stress était installé trop bas, entièrement en dessous de la rupture semi-conductrice du câble. Un mauvais contact aux deux extrémités a causé une concentration du champ électrique, entraînant une rupture et une décharge contre le boîtier.
• ​Unité 3: Une cosse extérieure (de taille plus petite) a été utilisée à la place de l'originale. Des entretoises ont été illégalement insérées entre la cosse et le noyau de cuivre de l'embase, provoquant un mauvais contact et une surchauffe. Un coude de taille excessive n'a pas scellé le cône de stress, permettant l'ingression d'humidité, la dégradation de l'isolation et la propagation.
  La qualité de la terminaison de câble est cruciale dans les RMU compactes. Un traitement sous-standard du conducteur, du blindage ou de la couche semi-conductrice réduit la distance de rampement, risquant la rupture. Un contrôle qualité strict lors de la terminaison minimise les risques de panne.

​3 Analyse des tests sous tension​
​3.1 Résultats des tests sous tension​
En octobre, des tests de décharge partielle (DP) sur des RMU 10kV ont détecté des signaux anormalement élevés (TEV ≈18dB, AE ≈20dB) dans des unités d'un fabricant. Des tests ultérieurs sur 15 unités ont révélé des décharges similaires dans 7. Les fenêtres d'observation ont montré des marques de propagation sur les terminaisons de câbles, avec des T-têtes présentant des brûlures. Le démontage a confirmé des dommages graves par décharge :

• Les surfaces des prises, des parafoudres, des embases en époxy et des joints présentaient des brûlures de propagation.
• Des interfaces lâches entre les prises et les joints ont permis l'ingression d'humidité, corrodant les parties métalliques et dégradant l'isolation.
  Après le remplacement des composants, les niveaux de DP sont revenus à la normale.

​3.2 Résumé de la méthodologie de test​
L'évaluation de la DP combine "écoute", "odorat", "observation" et "test" :

• ​Préparation: Vérifier la sécurité de l'équipement, calibrer les instruments de DP et vérifier les identifiants du système.
• ​Vérifications préliminaires:
• Surveiller la pression du gaz.
• Écouter les sons anormaux (en cas de présence, évacuer et signaler).
• Sentir les odeurs de brûlé avant d'ouvrir les portes.
• Inspection visuelle par les fenêtres : des traces de décharge en forme d'arbre sur les T-têtes ou des zones blanches de fusion sur les prises d'isolation indiquent des défauts.
• ​Procédure de test:
  ① Mesurer le TEV de fond sur les portes métalliques non alimentées pour évaluer les niveaux globaux de DP.
  ② Test TEV : Appuyer fermement les capteurs sur les portes métalliques ; localiser les sources de DP par atténuation du signal.
  ③ Test AE : Balayer les interstices des portes.
• ​Critères de résultats (norme de l'entreprise Shenzhen)​:

​4 Conclusion​
Points clés :
① Les RMU SF₆ sont de plus en plus déployées aux nœuds critiques des réseaux de distribution en raison de leurs avantages.
② Les pannes des RMU SF₆ 10kV sont souvent dues à une mauvaise exécution des terminaisons de câbles. Un contrôle qualité rigoureux, une supervision sur site et des tests pré-commissionnement sont essentiels pour réduire les pannes.
③ Les tests de DP sous tension permettent des évaluations de santé non perturbantes, facilitant la mitigation des défauts et minimisant les risques d'interruption.