Аналіз двох випадків збою 10 кВ SF₆ кільцевих головних панелей та живого тестування

Аналіз двох випадків відмови 10кВ SF₆ кільцевих магістральних блоків та тестування під напругою​

​1 Вступ до 10кВ SF₆ кільцевих магістральних блоків​
10кВ SF₆ кільцевий магістральний блок (RMU) зазвичай складається з газового баку, отсіків для механізму управління та з'єднання кабелів.

• ​Газовий бак: найкритичніший компонент, який містить шину навантаження, вал переключника та газ SF₆. Переключник навантаження є трьохпозиційним, включаючи ізоляційний ніж та екран для гасіння дуги.
• ​Отсік для механізму управління: механізм управління з'єднується з переключником навантаження та заземлювальним переключником через вал переключника. Оператори вводять пристрій управління у відверстя для доступу, щоб виконати операції закриття, відкриття або заземлення. Оскільки контакти переключника не видно, індикатор положення, який прямо з'єднаний з валом, чітко показує поточний стан переключника навантаження та заземлювального переключника. Механічні блокування між переключником навантаження, заземлювальним переключником та передньою панеллю забезпечують виконання "п'яти заходів безпеки".
• ​Отсік для з'єднання кабелів: розташований спереду RMU для легкого з'єднання кабелів. Кінці кабелів використовують дотичні або недотичні силиконові резинові аксесуари для з'єднання з ізоляційними втулками RMU.

​2 Аналіз двох випадків відмови​
​2.1 Відмова через витікання газу SF₆​
Відключення лінії 10кВ сталося через аварію. Під час перевірки було виявлено, що з RMU Янмейкенг виходять дим. Після відкриття шафи було знайдено, що кінець кабелю №2 був розбитий, а газ витікає з баку. Після вилучення ліктявого з'єднання було виявлено, що двосторонній стержень для встановлення втулки не був центрований в отворі, що призводило до постійного нижнього навантаження на втулку та її тріщини в основі.
Такі випадки часто відбуваються на кінцях кабелів через неправильне встановлення, що призводить до постійного напруження, яке розтріщує інтерфейс між газовим баком та кінцями кабелів, та витікання газу SF₆. Також причинами можуть бути порушення герметизації при виробництві.

​2.2 Відмова кінця кабелю в RMU​
Під час планової перевірки було помічено, що дверцята шафи 10кВ RMU були потемнілі, що свідчило про можливі розряди. Четирьохблочний RMU мав четвертий блок запасним. Після відключення було виявлено значні розряди в другому та третьому блоках:

• ​Блок 2: конус напруження фази C показував сліди розряду та потемніння на стінці шафи.
• ​Блок 3: ліктяве з'єднання кабелю фази B показувало обпалення від розряду.
  Розборка показала:
• ​Блок 2: конус напруження був встановлений занадто низько, повністю нижче розриву напівпровідникового шару. Слабкий контакт на обох кінцях призводив до концентрації електричного поля, що призводило до пробою та розряду проти стінки шафи.
• ​Блок 3: замість оригінального було використано неправильний зовнішній клемник (меншого розміру). Прокладки були незаконно вставлені між клемником та медним сердечником втулки, що призводило до слабкого контакту та нагрівання. Завеликий лікоть не забезпечував герметизацію конуса напруження, що дозволяло проникнення вологи, вироблення ізоляції та відслідковування. Якість кінця кабелю є важливою в компактних RMU. Нижчі стандарти провідника, екрану або напівпровідникового шару зменшують відстань ползучості, що збільшує ризик пробою. Сувора контроль якості під час завершення зменшує ризики відмов.
  Якість кінця кабелю є важливою в компактних RMU. Нижчі стандарти провідника, екрану або напівпровідникового шару зменшують відстань ползучості, що збільшує ризик пробою. Сувора контроль якості під час завершення зменшує ризики відмов.

3 Аналіз тестування під напругою​
3.1 Результати тестування під напругою​
У жовтні при тестуванні на часткові розряди (PD) 10кВ RMU були виявлені аномально високі сигнали (TEV ≈18dB, AE ≈20dB) у блоках одного виробника. Послідовні тести на 15 блоках показали подібні розряди у 7. Вікна для спостереження показали сліди відслідковування на кінцях кабелів, а T-головки показували обпалення. Розборка підтвердила серйозні пошкодження від розрядів:

• Поверхні заглушок, відсувачів, епоксидних втулок та ущільнень показували сліди відслідковування.
• Простори між заглушками та ущільненнями були розслаблені, що дозволяло проникнення вологи, корозію металевих деталей та вироблення ізоляції.
  Після заміни компонентів рівні PD повернулися до норми.

3.2 Підсумок методології тестування​
Оцінка PD поєднує "прослуховування", "чуття запаху", "спостереження" та "тестування":

• Підготовка: перевірте безпеку обладнання, калібруйте прилади PD та перевіряйте системні ID.
• Перевірки на початковому етапі:
• Моніторинг тиску газу.
• Слухайте незвичайні звуки (якщо є, евакуйтеся та повідомте).
• Чуття запаху спаленого перед відкриттям дверей.
• Візуальне спостереження через вікна: деревоподібні сліди розряду на T-головках або біле топлення на заглушках ізоляції вказують на дефекти.
• Процедура тестування:
  ① Вимірюйте фоновий TEV на невключених металевих дверях, щоб оцінити загальні рівні PD.
  ② Тестування TEV: сильно прижміть датчики до металевих дверей; визначте джерела PD за допомогою згортання сигналу.
  ③ Тестування AE: проскануйте щілини дверей.
• Критерії результатів (стандарт Шеньчженьської енергетичної компанії)​:

4 Висновок​
Основні висновки:
① SF₆ RMU все більше використовуються на ключових вузлах розподільчих мереж через їх переваги.
② Випадки відмов 10кВ SF₆ RMU часто виникають через низьку якість виконання кінців кабелів. Сувора контроль якості, на місці нагляд та тестування перед введеннем в експлуатацію є важливими для зменшення дефектів.
③ Тестування PD під напругою дозволяє проводити незбурюючі оцінки здоров'я, що сприяє усуненню дефектів та зменшенню ризиків відключень.