Problemer og løsninger for 10kV SF₆ gasisolerede fælles tank ring hovedenhed (europæisk stil) kabelforbindelser

Problemer og løsninger for 10kV SF₆-gasisolerede fælles tank ring hovedenheder (europæisk stil) kabelforbindelser

Med den omfattende brug af kabelledninger i byens distributionsnetværk, bliver 10kV SF₆-gasisolerede fælles tank ring hovedenheder (RMUs) (europæisk stil) bredt anvendt som netværksnoder på grund af deres egenskaber som fuld isolation, komplett lukket, vedligeholdelsesfri drift, kompakt størrelse og fleksibel installation. Disse europæiske SF₆ fælles tank RMUs er egnet til kystområder med fugtige, saltige tåge miljøer og tilbyder høj driftsfiabilitet.

Nylige driftsfejl hos RMUs indikerer, at de fleste problemer skyldes problemer ved forbindelsespunkterne mellem RMU busser og 10kV kabler. Dette gælder især for indendørs og udendørs RMUs, der håndterer store strømme og store sektioner kabler. Når en fejl opstår, kræver det, at hele RMU de-energiseres og erstattes, og dens kabel T-body forbindelse skal geninstallereres. Dette påvirker betydeligt strømforsyningens fiabilitet og medfører betydelige økonomiske tab.

Forbindelsen mellem RMU busser og 10kV kabler er et kritisk driftssvagt punkt. Denne artikel analyserer de eksisterende problemer og foreslår løsninger.

1. Problemer med fælles tank RMUs og trekernskabelforbindelser

I øjeblikket er 10kV SF₆ fælles tank RMUs (europæisk stil) og deres tilhørende kabel T-body forbindelser hovedsageligt europæiske mærker. Disse er primært designet til enkeltkernkabler, som er lettere at fastgøre og installere, udløser ingen torsionsmoment på busserne, sikrer god kontakt mellem terminalen og busserne, og reducerer risikoen for termiske fejl. I modsætning hermed er installationen af trekernkabler betydeligt mere kompleks, hvilket fører til flere problemer, der ikke findes i enkeltkerninstallationer:

1. Fastgørelsespunkt for trekernkabler er yderskeden: De enkelte faser kan ikke fastgøres uafhængigt. Selv efter forbindelsen kan kablenes egen vægt eller eksterne kræfter overføre torsionsmoment til busserne.
2. Fasefølgefjustering kræver torsion: Under installation af trekernkabler, kræver fasefølgefjustering ofte anvendelse af torsion før fastgørelse. Efter installation frigiver den interne spænding fra denne drejning gradvist, hvilket genererer et genskabningsmoment, der virker på busserne.
3. Begrænset kablekammerhøjde: Den kompakte kablekammerhøjde af RMUs (designet til enkeltkernkabler) begrænser den tilgængelige længde for hver enkelt kabelkernfase.
4. Begrænset justering efter terminering: Når kablelug er crimpet, er installationslængden fast. Med kortere individuelle kernlængder (på grund af pladsbegrænsninger), der er svære at bøje, kræver det ofte at man anvender for meget skub, træk eller hev moment for at få T-body forbindelsen på plads. Dette indebærer risiko for skade på busserne eller dårlig kontakt.

2. Løsninger

For at tackle de ovenstående problemer, kan løsninger implementeres angående RMU selv, T-body forbindelser, installationspraksis, og RMU's civile fundament.

2.1 Ring Main Unit (RMU)

2.1.1 Tilstrækkelig forhøjelse af kablekammerhøjde:
SF₆ fælles tank RMU kablekamre er typisk små (ca. H: 600mm, W: 350mm). Dette passer godt til enkeltkernkabler, men gør installation af T-body forbindelser, især på store sektioner kabler (240mm² eller 300mm²), meget svær for trekernkabler. T-body forbindelsens trifurcationshultrøje har også brug for plads, hvilket kun efterlader ca. 400mm til kabelkerner. Store sektioner kerner er stive, og i kombination med stedlige begrænsninger, er det udfordrende at opnå korrekt T-body positionering.

• Løsning: Selvom fælles tank RMUs er standardiserede, kan installationshøjden forhøjes ved hjælp af en forlængelsesbase. Ved at hæve kammerhøjden til ca. 800mm og sikre, at kableklampens lodrette afstand fra HV-bussernes centrumspunkt er ≥750mm, tillader dette kernet længder på ca. 600mm. Dette forenkler korrekt T-body installation. Essentielt forlænger forlængelsesbasen de adskilte enkeltfaske kerner efter trekernkabelsplitningen, hvilket gør forbindelsen lignende enkeltkernkabler.
• Fordele: (1) Reducerer betydeligt torsionsmoment på busserne; (2) Øger installationstolerance, mindsker behov for kraft; nedsætter gasudløbsrisiko; (3) Forenkler korrekt positionering af lugs og stress koner.

2.1.2 Overvej busseledning under RMU-valg:
Standard 630A RMUs har ofte bolt-type busser med en ydre kobberrør diameter på 25mm og en trådet indre hul for M16 bolts (ledningsareal ~289.6mm²). Det faktiske kontaktareal er ofte mindre pga. pasnings tolerancer. Når rustfri stål bolts bruges (på grund af blød kobber), afhænger ledning kun af denne ende kontakt. Indeni den lukkede isolering er varmeafgivelse dårlig. Hvis lug-til-bussekontakten er dårlig under høje strømme (>400A), opstår termiske fejl.

• Løsning: For RMUs, der bruger 240mm² eller 300mm² kabler, der kører >400A, vælg modeller med 800A-rated busser (yderligere kobber rør Ø 32mm) for at reducere risikoen for termiske fejl.

2.1.3 Forbedret temperaturmonitoring af RMU busser:
Lukkede fælles tank RMUs kan ikke åbnes til inspektion. Standard IR termografi kan ikke måle ledeksemperaturer. Tilføjelse af inspektionsporter kompromitterer IP-rangeringen.

• Løsning:
• Rutineret kontrol: Føl kablekammerets frontpanels temperatur manuelt for at opdage T-body overophedning.
• Kritiske enheder: De-energiser periodisk efter initial højstrømsdrift for at inspicere forbindelser for tegn på overophedning.
• Bedste praksis (Teknologi): Installér temperatursensorer direkte på RMU busser eller T-body forbindelser for realtidstemperaturmonitoring.

2.2 Kabel T-body forbindelse

2.2.1 Sikrings kvaliteten af ledningskomponenter:
Skift til rustfri stål bolts gør ledning udelukkende afhængig af ende kontakt, hvilket øger kravene til lug struktur/material kvalitet. Almindelige fund:

Lug kontaktoverflade for smal/hul for stor → reduceret kontaktareal.

Dårlig lug material kvalitet, ulige belægning.

Mismatches mellem lug hul taper og dobbeltendede bolt → lug kan ikke kontakter busser korrekt → ledning kun via bolt.

Kobber vasker for tynde/lille → kan ikke sikre parallel lug-til-bussekontakt.

Det føder til reduceret strøm kapacitet og risiko for termiske fejl.

• Løsning: Specifiser T-body forbindelses ledningskomponenter klart:
• Lug kontaktoverflade bredde: 25mm eller 32mm (match busser ledningsareal).
• Lug material: T2 kobber (>99.9% Cu, elektrolytisk, formet, annealed). Tin eller sølv belægning.
• Vasker: Stort overfladeareal, ≥3mm tyk for at sikre god trykkontakt.

2.2.2 Vælg bløde material T-body forbindelser for nem installation:
EPDM eller stiv plast/rubber T-bodies er hårde/brittle, svære at justere under installation (især store kerner/stress koner/isolation), og svære at verificere position. Dårlig elasticitet/radial kraft risikerer langsigtede grænseflade separation og tracking.

• Løsning: Vælg Silicone Rubber T-body forbindelser for fælles tank RMUs. Fordele: Bløde, elastiske → let justering af position; Excellent radial kraft og uniformitet → god tæthed, forebygger tracking; Tilstrækkelig mekanisk styrke til RMU kamre.

2.3 Plads installationspraksis

2.3.1 Sikrings kableindgangspunkt:
Sikrings trekernkabel, der kommer ind i RMU direkte under HV busser, ved hjælp af en kableklampe. Undgå titling eller ubeklædt kableindgang. Ubeskyttede kabler udløser torsions/trækkræfter, potentielt kompromitterer busser/seal integritet → SF₆-lækage, busser sprækker, HV-fejl.

• Positionér kerner vertikalt og symmetrisk; minimere drejning.
• Placér grenen handske og kableklampe så lavt som muligt (≥750mm lodret afstand fra busser).
• Plads proces: Efter at have trukket kabel gennem fundamentet ind i kammeret, skær af eventuelle beskadigede kable ender. Verificer fasenfølge. Juster kableindgangsvinkel, så kerner pejer ret mod busser. Hvis vinklen er for stor, træk kabel tilbage til grav/pit, korrigér vinklen, og indsæt derefter og fastgør fast. Dobbelt-fastgørelse: Der hvor det er muligt, tilføj et andet fastgørelsespunkt (f.eks. fastgørelsesbjælke i kablepit nedenunder) for at yderligere sikre yderskeden.

2.3.2 Kabel fase separation og forberedelse:

1. Fastgør kabel gren handske ved hjælp af klampe før at trimme kernlængder.
2. Juster B fase med B busser.
3. Lidt bøj A/C faser udad ved roden før vertikal justering af dem med deres busser.
4. Indsæt terminering bolt i busser, hang lug løst på den.
5. Skær kernender til nøjagtig nødvendig længde efter at have verificeret justering.

• Vigtigt: Fastgør kabel før sidste trim. Manglende gør dette resulterer i inkonsistente kernlængder → busser stress og dårlig kontakt.
• Afskalning/Rengøring Proces:
• Følg T-body producentens afskalningsdimensioner nøjagtigt.
• Undgå at skade indre lag mens du afskal outer lag.
• Absolut undgå longitudinelle skrammer på kern-isolation → forebygger intern tracking.
• Brug producentleveret rengøringspapir. Undgå andre løsningsmidler som industriel alkohol.
• Brug polyfluoroether-baseret smøring (kompatibel med silicone rubber). Undgå silicone smøring → gensidig opløsning → grænseflade tørrede → tracking risiko.

2.3.3 Stress koner installation:

• Sikrings stress kone matcher kabel størrelse → korrekt interference fit. For stram: hård installation, risiko for splittelse. For løs: dårlig tæthed, risiko for overflade udladning.
• Positionér strengt ifølge T-body producentens instruktioner (positioner relativt til isolation og kabelkern påvirker stress kontrol/tæthed). Minimal tolerance.
• Positionér stress kone på den vertikale del af kabel hvis muligt → sikrer bedste tæthed.
• Forebygg skarpe objekter fra at skrabe silicone rubber overflader.
• Anvend jævn belægning af kompatibel smøring på interference fit overflader.

2.3.4 Sikrings tilstrækkelig lederkontaktareal:
Lederforbindelse indeni isoleringssleeven er usynlig/svær at tjekke. Må sikre:

• Lug overflade er parallel med busser ledningsoverflade → minimaliseret stress på busser.
• God kontakt for at forebygge opvarmning.
• Crimping: Crimp lug til kern ifølge procedure. Sikrings lug ansigt orientering er parallel med busser plan. Efter crimp dies lukket fuldt, hold pres for 10-15 sekunder. Deburr overflader. Rengør lug og kern isolation.
• Forbindelse: Placér lug på bolt, skub T-body ind i busser → sikrings parallel lug-til-bussekontakt før stramning.

2.3.5 Sikrings pålidelig jordforbindelse:
Skjulte T-body forbindelser må korrekt jordes ved hjælp af dedikerede jordringe/tråde forbundet til RMU jordnet. Manglende risici: statisk ladning opbygning på overfladen → chokfarlig.

Overflade udladning til nærliggende jord → materiale elektrisk erosion.

2.4 Krav til RMU civile fundament

• RMU base typisk 300-500mm over jordniveau.
• Kablepit dybde under base skal være ≥800mm; stræbe efter 1000mm hvis stedet tillader.
• Formål: Leverer tilstrækkelig bøjningsradius for kableindgang (især store sektioner), tillader næsten vertikal indgang → reducerer stress på kabel/forbindelse.