Análise de Dois Falhas em Unidades de Anel Principal SF₆ de 10kV e Testes em Vida

Análise de Duas Falhas em Unidades de Anel Principal SF₆ de 10kV e Testes em Vida​

​1 Introdução às Unidades de Anel Principal SF₆ de 10kV​
Uma unidade de anel principal (RMU) de 10kV SF₆ tipicamente consiste em um tanque de gás, um compartimento do mecanismo de operação e um compartimento de conexão de cabos.

• ​Tanque de Gás: O componente mais crítico, que abriga a barra de distribuição, o eixo da chave e o gás SF₆. A chave de carga é uma chave de três posições, incluindo uma lâmina de isolamento e um escudo extintor de arco.
• ​Compartimento do Mecanismo de Operação: O mecanismo de operação conecta-se à chave de carga e à chave de aterramento através do eixo da chave. Os operadores inserem uma haste de operação no orifício de acesso para realizar operações de fechamento, abertura ou aterramento. Como os contatos da chave não são visíveis, um indicador de posição diretamente ligado ao eixo exibe claramente o estado atual das chaves de carga e de aterramento. Intertravamentos mecânicos entre a chave de carga, a chave de aterramento e o painel frontal asseguram o cumprimento dos requisitos de segurança das "cinco prevenções".
• ​Compartimento de Conexão de Cabos: Localizado na frente da RMU para facilitar a conexão de cabos. As terminações de cabos utilizam acessórios de cabo de silicone ativo ou inativo para se conectar aos encaixes isolantes da RMU.

​2 Análise de Duas Falhas​
​2.1 Falha de Vazamento de Gás SF₆​
Ocorreu uma interrupção de linha de 10kV devido a uma falha. A inspeção revelou fumaça saindo de uma RMU Yangmeikeng. Após abrir o gabinete, foi encontrado que o terminal de cabo da chave #2 estava fraturado, com gás vazando do tanque. A remoção do conector de cotovelo mostrou que o parafuso duplo para instalação do encaixe não estava centrado no orifício do terminal, causando uma força descendente prolongada no encaixe e levando a uma fissura na raiz.
Tais falhas frequentemente ocorrem nos terminais de cabos devido a instalação inadequada, resultando em tensão contínua que causa fissuras na interface tanque de gás-terminal e vazamento de SF₆. Alternativamente, selos de fabricação deficientes podem causar vazamentos.

​2.2 Falha de Terminação de Cabo na RMU​
Durante a inspeção rotineira, a porta de um gabinete RMU de 10kV apareceu enegrecida, indicando possível descarga. A quarta unidade da RMU de quatro unidades estava sobressalente. A inspeção pós-interrupção revelou descargas significativas nas segundas e terceiras unidades:

• ​Unidade 2: O cone de tensão da fase C mostrou marcas de descarga e enegrecimento na parede do gabinete.
• ​Unidade 3: O cotovelo do cabo da fase B exibiu queimaduras de descarga.
  A desmontagem revelou:
• ​Unidade 2: O cone de tensão estava instalado muito baixo, completamente abaixo da ruptura semicondutora do cabo. O contato ruim em ambas as extremidades causou concentração do campo elétrico, levando a uma quebra e descarga contra o gabinete.
• ​Unidade 3: Foi usado um terminal de cabo externo (menor tamanho) incorreto em vez do original. Espaçadores foram ilegalmente inseridos entre o terminal e o núcleo de cobre do encaixe, causando contato ruim e superaquecimento. Um cotovelo de tamanho maior não conseguiu selar o cone de tensão, permitindo a entrada de umidade, degradação do isolamento e rastreamento.
  A qualidade da terminação do cabo é crucial em RMUs compactas. O tratamento subpadrão do condutor, do blindagem ou da camada semicondutora reduz a distância de rastreamento, arriscando a quebra. O controle rigoroso da qualidade durante a terminação minimiza os riscos de falha.

​3 Análise de Testes em Vida​
​3.1 Descobertas dos Testes em Vida​
Em outubro, testes de descarga parcial (DP) em RMUs de 10kV detectaram sinais anormalmente altos (TEV ≈18dB, AE ≈20dB) em unidades de um fabricante. Testes subsequentes em 15 unidades revelaram descargas similares em 7. Janelas de observação mostraram marcas de rastreamento nas terminações de cabo, com cabeças T exibindo queimaduras. A desmontagem confirmou danos severos por descarga:

• Superfícies de plugs, parasitas, encaixes de epóxi e selos mostraram queimaduras de rastreamento.
• Interfaces soltas entre plugs e selos permitiram a entrada de umidade, corroendo partes metálicas e degradando o isolamento.
  Após a substituição dos componentes, os níveis de DP retornaram ao normal.

​3.2 Resumo da Metodologia de Teste​
A avaliação de DP combina "escuta", "olfato", "observação" e "teste":

• ​Preparação: Verificar a segurança do equipamento, calibrar os instrumentos de DP e verificar cruzadamente os IDs do sistema.
• ​Verificações Preliminares:
• Monitorar a pressão do gás.
• Ouvir sons anormais (se presentes, evacuar e relatar).
• Cheirar por odores de queimado antes de abrir as portas.
• Inspecionar visualmente através das janelas: marcas de descarga em forma de árvore nas cabeças T ou derretimento branco nos plugs de isolamento indicam falhas.
• ​Procedimento de Teste:
  ① Medir o TEV de fundo em portas metálicas não energizadas para avaliar os níveis gerais de DP.
  ② Teste de TEV: Pressionar os sensores firmemente contra as portas metálicas; localizar as fontes de DP pela atenuação do sinal.
  ③ Teste de AE: Varredura nas lacunas das portas.
• ​Critérios de Resultado (Padrão da Utilidade de Shenzhen)​:

​4 Conclusão​
Insights-chave:
① As RMUs SF₆ estão sendo cada vez mais implantadas em nós críticos das redes de distribuição devido às suas vantagens.
② As falhas de RMUs SF₆ de 10kV frequentemente decorrem de artesanato deficiente na terminação de cabos. Controle rigoroso de qualidade, supervisão no local e testes pré-comissionamento são essenciais para reduzir as falhas.
③ Testes de DP em vida permitem avaliações de saúde não disruptivas, facilitando a mitigação de defeitos e minimizando os riscos de interrupção.