בעיות וצעדי מיגור עבור חיבורי כבלים של יחידת טבעת עיקול משותפת בתא אחד מבודדת בגז SF₆ ב-10kV (סגנון אירופי)

בעיות ואסטרטגיות לטיפול בקשרים בין כבלים ליחידה מרכזית בסיסית משותפת של 10kV SF₆ גז-מבודדת (סגנון אירופי)​

עם השימוש הנרחב בקווי כבלים במערכות הפצה עירוניות, יחידות מרכזיות בסיסיות משותפות של 10kV SF₆ גז-מבודדות (סגנון אירופי) נמצאות בשימוש נרחב כנקודות רשת בשל תכונותיהן של מבודד מלא, סגור לחלוטין, ללא תחזוקה, מימדים קומפקטיים ותאימות להתקנה גמישה. יחידות מרכזיות בסיסיות סגנון אירופי אלה מתאימות לאזורים חוף עם סביבה לחה ומלחית ומציעות יעילות פעולה גבוהה.

הכשלונות המבצעיים האחרונים של יחידות מרכזיות מצביעים על כך שרוב הבעיות נובעות מבעיות בנקודות הקשר בין הצינורות של היחידות המרכזיות לכבלים של 10kV. זה במיוחד נכון עבור יחידות מרכזיות פנימיות וחיצוניות שמתמודדות עם זרמים גדולים וכבלים בעובי גדול. כאשר נכשלון קורה, יש לנטרל את כל היחידה המרכזית ולהחליף אותה, והצ'יפר של הכבל צריך להתקין מחדש. זה משפיע באופן משמעותי על אמינות האספקה וגורם לאבדות כלכליות משמעותיות.

הקשר בין הצינורות של היחידה המרכזית לכבלים של 10kV הוא נקודת חולשה מבצעית קריטית. מאמר זה석ן את הבעיות הקיימות ומציע אסטרטגיות לטיפול בהן.

​1. בעיות ביחידות מרכזיות בסיסיות משותפות ובקשרים לכבלים משולשים​

כיום, יחידות מרכזיות בסיסיות משותפות של 10kV SF₆ (סגנון אירופי) וצ'יפרים של כבלים קשורים אליהן הם בעיקר ממותגים אירופיים. אלה מתוכננים בעיקר עבור כבלים חד-פרטים, שהם קלים יותר לתיקון והתקנה, אינם מעבירים מומנט צד לצינורות, מבטיחים מגע טוב בין הקצה לצינור ומפחיתים את הסיכוי להתפתחות תקלות תרמיות. לעומת זאת, התקנת כבלים משולשים היא מורכבת באופן משמעותי, ומובילה למספר בעיות שאינן קיימות בהתקנות של כבלים חד-פרטים:

1. ​נקודת התקנה של כבל משולש היא השכבה החיצונית:​​ הפרטים לא יכולים להיות מוצמדים באופן עצמאי. גם לאחר ההתקנה, משקל הכבל או כוחות חיצוניים יכולים להעביר מומנט צד לשכבות הצינור.
2. ​יישור סדר הפרטים דורש מומנט:​​ במהלך התקנת כבלים משולשים, לעתים קרובות נדרש מומנט לפני התקנה. לאחר ההתקנה, המתח הפנימי מהחיברות מתפוגג בהדרגה, ויוצר מומנט שחזור הפועל על הצינורות.
3. ​גובה חדר הכבלים מוגבל:​​ גובה חדר הכבלים הקומפקטי של היחידות המרכזיות (מתוכנן עבור כבלים חד-פרטים) מגביל את האורך הזמין לכל פרט כבל בודד.
4. ​היכולת להתאים לאחר התחלת הקצה מוגבלת:​​ לאחר שהצלחת הכבל מצומצמת, האורך של ההתקנה קבוע. עם אורכים קצרים יותר של פרטי כבל (בגלל מגבלות מקום) שקשה להכפיף, הדחקת הצ'יפר למקום הנכון לעיתים קרובות דורשת שימוש בכוחות דחיפה, משיכה או הרמה עודפים. זה מסכן את הצינורות או גורם למגע גרוע.

​2. אסטרטגיות לטיפול​

כדי להתמודד עם הבעיות המוזכרות, ניתן ליישם אסטרטגיות לגבי היחידה המרכזית עצמה, הצ'יפרים של הכבלים, שיטות התקנה והבסיס האזרחי של היחידה המרכזית.

​2.1 יחידה מרכזית (RMU)​​

2.1.1 ​הגדלת גובה חדר הכבלים באופן מספיק:​​
חדרי כבלים של יחידות מרכזיות בסיסיות משותפות של SF₆ הם בדרך כלל קטנים (בערך H: 600mm, W: 350mm). זה מתאים לכבלים חד-פרטים אך מ rendre très difficile l'installation des connecteurs T-body, en particulier pour les câbles de section importante (240mm² ou 300mm²), pour les câbles triphasés. Le manchon trifurqué du connecteur T-body a également besoin d'espace, laissant environ 400mm pour les cœurs de câble. Les cœurs de section importante sont rigides, et combinés aux contraintes du site, il est difficile d'obtenir une position correcte du T-body.

• ​Solution:​​ Bien que les RMU à réservoir commun soient standardisées, la hauteur d'installation peut être augmentée en utilisant une base d'extension. Élever la hauteur de la chambre à environ 800mm et s'assurer que la distance verticale entre le point central de la gaine haute tension et le serre-câble est ≥750mm permet des longueurs de cœurs d'environ 600mm. Cela facilite l'installation correcte du T-body. Essentiellement, la base d'extension allonge les cœurs uniphasés séparés après la division du câble triphasé, permettant une connexion similaire à celle des câbles uniphasés.
• ​Avantages:​​ (1) Réduit considérablement le couple de torsion sur les gaines; (2) Augmente la tolérance d'installation, minimisant le besoin de force; réduit le risque de fuite de gaz; (3) Facilite la position correcte des cosse et des cônes de contrainte.

2.1.2 ​Prendre en compte la conductivité des gaines lors de la sélection de la RMU:​​
Les RMU standards de 630A ont souvent des gaines à vis avec un diamètre de tube cuivre extérieur de 25mm et un trou fileté pour des vis M16 (surface conductrice d'environ 289,6mm²). La surface de contact réelle est souvent plus petite en raison des tolérances d'ajustement. Lorsque des vis en acier inoxydable sont utilisées (en raison du cuivre mou), la conduction dépend uniquement de ce contact terminal. À l'intérieur de l'isolation scellée, la dissipation thermique est médiocre. Si le contact cosse-gaine est mauvais sous des courants élevés (>400A), des défauts thermiques se produisent.

• ​Solution:​​ Pour les RMU utilisant des câbles de 240mm² ou 300mm² fonctionnant à >400A, sélectionner des modèles avec des gaines de 800A (tube cuivre extérieur Ø 32mm) pour réduire le risque de défauts thermiques.

2.1.3 ​Améliorer la surveillance de la température des gaines de la RMU:​​
Les RMU à réservoir commun ne peuvent pas être ouvertes pour inspection. La thermographie infrarouge standard ne peut pas mesurer la température des joints. Ajouter des ports d'inspection compromet la classe de protection IP.

• ​Solution:​​
• Contrôles réguliers: Palper manuellement la température du panneau frontal de la chambre de câbles pour détecter tout surchauffage du T-body.
• Unités critiques: Dé-énergiser périodiquement après une opération initiale à haut courant pour inspecter les connexions en quête de signes de surchauffe.
• ​Meilleure pratique (Technologie):​​ Installer des capteurs de température directement sur les gaines de la RMU ou sur les connecteurs T-body pour une surveillance en temps réel de la température.

​2.2 Connecteur T-body de câble​

2.2.1 ​Assurer la qualité des composants conducteurs:​​
Le passage à des vis en acier inoxydable rend la conduction dépendante uniquement du contact terminal, augmentant les exigences sur la structure et la qualité du matériau de la cosse. Les problèmes courants trouvés sont:

Surface de contact de la cosse trop étroite/trous trop grands → surface de contact réduite.

Mauvaise qualité du matériau de la cosse, revêtement inégal.

Mauvaise correspondance entre le cône du trou de la cosse et la vis double embout → la cosse ne peut pas contacter correctement la gaine → conduction uniquement via la vis.

Rondelle en cuivre trop fine/petite → ne peut pas assurer un contact parallèle entre la cosse et la gaine.

Tout cela conduit à une capacité de courant réduite et un risque accru de défauts thermiques.

• ​Solution:​​ Spécifier clairement les composants conducteurs du connecteur T-body:
• Largeur de la surface de contact de la cosse: 25mm ou 32mm (correspondre à la zone conductrice de la gaine).
• Matériau de la cosse: Cuivre T2 (>99,9% Cu, électrolytique, moulé, recuit). Revêtement d'étain ou d'argent.
• Rondelle: Grande surface, ≥3mm d'épaisseur pour assurer un bon contact pression.

2.2.2 ​Sélectionner des connecteurs T-body en matériau souple pour faciliter l'installation:​​
Les T-body en EPDM ou en plastique/résine rigide sont durs/brittle, difficiles à ajuster pendant l'installation (surtout pour les cœurs de grande section/cones de contrainte/isolation), et difficiles à vérifier en position. Une faible élasticité/force radiale risque une séparation d'interface à long terme et un suivi.

• ​Solution:​​ Choisir des connecteurs T-body en caoutchouc silicone pour les RMU à réservoir commun. Avantages: Souple, élastique → facile à ajuster en position; Excellente force radiale et uniformité → bonne étanchéité, prévient le suivi; Résistance mécanique suffisante pour les chambres de RMU.

​2.3 Pratiques d'installation sur site​

2.3.1 ​Fixer le point d'entrée du câble:​​
Fixer le câble triphasé entrant dans la RMU directement en dessous des gaines haute tension en utilisant un serre-câble. Éviter une entrée de câble inclinée ou non supportée. Les câbles non sécurisés imposent des forces de torsion/tirage, potentiellement compromettant l'intégrité des gaines/joints → fuite de SF₆, fissures des gaines, défauts haute tension.

• Positionner les cœurs verticalement et symétriquement; minimiser la torsion.
• Placer le gant de branchement et le serre-câble aussi bas que possible (≥750mm de distance verticale des gaines).
• ​Processus sur site:​​ Après avoir tiré le câble à travers la fondation dans la chambre, couper toute extrémité de câble endommagée. Vérifier la séquence des phases. Aligner l'angle d'entrée du câble afin que les cœurs soient droits vers les gaines. Si l'angle est excessif, retirer le câble dans le tranchée/fosse, corriger l'angle, puis réinsérer et fixer fermement. Double fixation:​​ Lorsque cela est possible, ajouter un deuxième point de serrage (par exemple, une poutre de fixation dans la fosse de câble en dessous) pour sécuriser davantage la gaine extérieure.

2.3.2 ​Séparation et préparation des phases de câble:​​

1. Fixer le gant de branchement du câble en utilisant un serre-câble avant de couper les longueurs des cœurs.
2. Aligner la phase B avec la gaine B.
3. Légèrement plier les phases A/C vers l'extérieur à la racine avant de les aligner verticalement avec leurs gaines respectives.
4. Insérer la vis de terminaison dans la gaine, suspendre la cosse dessus de manière lâche.
5. Couper les extrémités des cœurs à la longueur exacte requise après avoir vérifié l'alignement.

• ​Crucial:​​ Fixer le câble avant la coupe finale.​​ Ne pas le faire entraîne des longueurs de cœurs incohérentes → stress sur les gaines et mauvais contact.
• ​Processus de pelage/nettoyage:​​
• Suivre exactement les dimensions de pelage fournies par le fabricant du T-body.
• Éviter d'endommager les couches internes lors du pelage des couches externes.
• Absolument éviter les rayures longitudinales sur l'isolation des cœurs → prévient le suivi interne.
• Utiliser le papier de nettoyage fourni par le fabricant. Éviter d'autres solvants comme l'alcool industriel.
• Utiliser un lubrifiant à base de polyfluoroéther (compatible avec le caoutchouc silicone). Éviter la graisse de silicone → dissolution mutuelle → séchage de l'interface → risque de suivi.

2.3.3 ​Installation du cône de contrainte:​​

• S'assurer que le cône de contrainte correspond à la taille du câble → ajustement interférentiel correct. Trop serré: installation difficile, risque de fendillement. Trop lâche: mauvaise étanchéité, risque de décharge superficielle.
• Positionner strictement selon les instructions du fabricant du T-body (positions relatives à l'isolation et au cœur de câble affectent le contrôle de contrainte/étanchéité). Tolérance minimale.
• Positionner le cône de contrainte sur la section verticale du câble si possible → assure la meilleure étanchéité.
• Éviter que des objets tranchants n'abîment les surfaces en caoutchouc silicone.
• Appliquer un revêtement uniforme de lubrifiant compatible sur les surfaces d'ajustement interférentiel.

2.3.4 ​Assurer une surface de contact suffisante pour le conducteur:​​
La connexion du conducteur à l'intérieur de la manchette d'isolation est invisible/difficile à vérifier. Il faut s'assurer que:

• La surface de la cosse est parallèle à la surface conductrice de la gaine → stress minimal sur la gaine.
• ​Contact excellent​ pour éviter le chauffage.
• ​Rivage:​​ Riveter la cosse au cœur selon la procédure. S'assurer que l'orientation de la face de la cosse est parallèle au plan de la gaine. Après que les matrices de rivetage se ferment complètement, maintenir la pression pendant 10-15 secondes. Déburrer les surfaces. Nettoyer la cosse et l'isolation du cœur.
• ​Connexion:​​ Placer la cosse sur la vis, pousser le T-body dans la gaine → s'assurer du contact parallèle entre la cosse et la gaine avant de serrer.

2.3.5 ​Assurer un mise à la terre fiable:​​
Les connecteurs T-body blindés doivent être mis à la terre correctement en utilisant des bagues/fils de mise à la terre dédiés connectés au réseau de mise à la terre de la RMU. Risques en cas d'échec: Accumulation de charge statique sur la surface → risque de choc électrique.

Décharge superficielle vers le sol proche → érosion électrique du matériau.

​2.4 Exigences pour la fondation civile de la RMU​

• La base de la RMU est généralement située à 300-500mm au-dessus du niveau du sol.
• ​La profondeur de la fosse de câble sous la base doit être ≥800mm; viser 1000mm si le site le permet.
• ​Objectif:​​ Fournit un rayon de courbure adéquat pour l'entrée du câble (surtout pour les sections importantes), permettant une entrée quasi-verticale → réduit le stress sur le câble/la connexion.