Problemi i protumerni za 10kV SF₆ plinsko izolirane zajedničke rezervoarne kolizne jedinice (europskog stila) spojeve kabela

Problemi i protivmjere za 10kV SF₆ gasno izolirane zajedničke rezervoarne kružne glavne jedinice (europskog stila) vezanja kabela

S obzirom na široku upotrebu kabelske mreže u urbanim distribucijskim mrežama, 10kV SF₆ gasno izolirane zajedničke rezervoarne kružne glavne jedinice (RMU) (europskog stila) su široko prihvaćene kao čvorovi mreže zbog svojih karakteristika potpune izolacije, potpune oklopne konstrukcije, održavanja bez održavanja, kompaktnosti i fleksibilnosti instalacije. Ove europske SF₆ zajedničke rezervoarne RMU su prikladne za primorske područja s vlažnim, solanim maglovitim okruženjima i nude visoku pouzdanost rada.

Nedavne propale operacije RMU pokazuju da se većina problema javlja na spojevima između bushinga RMU i 10kV kabela. To je posebno istinito za unutarnje i vanjske RMU koje obrađuju velike struje i kable velikog presjeka. Kada dođe do propala, cijela RMU mora biti de-energizirana i zamijenjena, a njen T-konector kabela mora biti ponovno instaliran. To značajno utječe na pouzdanost opskrbe strujom i dovodi do značajnih ekonomskih gubitaka.

Spoj između bushinga RMU i 10kV kabela je ključna točka slabe operativnosti. Ovaj članak analizira postojeće probleme i predlaže protivmjere.

1. Problemi sa zajedničkim rezervoarskim RMU i vezanjem trižilnih kabela

Trenutno, 10kV SF₆ zajednički rezervoarski RMU (europskog stila) i njihovi pripadajući T-konectori kabela uglavnom su europskih marki. Ti su osnovno dizajnirani za jednožilne kable, koji su lakše fiksirati i instalirati, ne stvaraju torzijski moment na bushinge, osiguravaju dobar kontakt između terminala i bushinga i smanjuju vjerojatnost termalnih propala. S druge strane, instalacija trižilnih kabela je značajno složenija, što dovodi do nekoliko problema koji nedostaju u instalacijama jednožilnih kabela:

1. Točka fiksacije trižilnog kabela je vanjska omotač: pojedine faze ne mogu biti nezavisno fiksirane. Čak i nakon vezanja, vlastita težina kabela ili vanjske sile mogu prenositi torzijski moment na dijelove bushinga.
2. Poravnavanje redoslijeda faza zahtijeva moment: tijekom instalacije trižilnih kabela, poravnavanje redoslijeda faza često zahtijeva primjenu momenta prije fiksacije. Nakon instalacije, interni stres od ovog savijanja postepeno se oslobađa, generirajući povratni moment koji djeluje na bushinge.
3. Ograničena visina komore za kabel: kompaktna visina komore za kabel RMU (dizajnirana za jednožilne kable) ograničava dostupnu duljinu pojedinog žila svake faze.
4. Ograničena prilagodba nakon terminacije: nakon crpljenja luga, duljina instalacije je fiksna. Sa kraćim pojedinačnim duljinama žila (zbog prostornih ograničenja) koje su teško savijati, forsiranje T-konectora u poziciju često zahtijeva primjenu prekomjernih sila guranja, vučenja ili korištenja ležaja. To naraštava rizik od oštećenja bushinga ili lošeg kontakta.

2. Protivmjere

Za rješavanje gore navedenih problema, protivmjere mogu se implementirati u pogledu same RMU, T-konectora, praksi instalacije i građevinskog temelja RMU.

2.1 Kružna glavna jedinica (RMU)

2.1.1 Značajno povećanje visine komore za kabel:
Komore za kabel SF₆ zajedničkog rezervoara tipično su male (oko H: 600mm, W: 350mm). To dobro služi jednožilnim kablama, ali čini instalaciju T-konectora, posebno na kablama velikog presjeka (240mm² ili 300mm²), vrlo teškom za trižilne kable. Trifurkacijski rukav T-konectora također treba prostor, ostavljajući samo ~400mm za žila kabela. Veliki presjeci su tvrdi, a uz ograničenja mjesta, postavljanje T-konectora u ispravnu poziciju je izazov.

• Rješenje: iako su zajednički rezervoarski RMU standardizirani, visina instalacije može se povećati koristeći proširenu bazu. Podizanje visine komore na ~800mm i osiguravanje vertikalne udaljenosti šipa za kabel od centra HV bushinga ≥750mm omogućuje dužine žila od ~600mm. To olakšava ispravnu instalaciju T-konectora. U suštini, proširena baza produžuje razdvojena pojedinačna faza nakon razdvajanja trižilnog kabela, omogućujući vezanje slično jednožilnim kablama.
• Prednosti: (1) Značajno smanjuje torzijski moment na bushingima; (2) Povećava toleranciju instalacije, smanjuje potrebu za silom; smanjuje rizik od curenja plinova; (3) Omogućuje ispravno postavljanje luga i stres konusa.

2.1.2 Uzmite u obzir provodljivost bushinga tijekom odabira RMU:
Standardni 630A RMU često imaju bolt-type bushinge s vanjskim srednjim promjerom bakrene cevi od 25mm i naredbenim otvorom za M16 bolt (provodna površina ~289,6mm²). Stvarna površina kontakta često je manja zbog tolerancija priključenja. Kada se koriste nerđajući boltovi (zbog mekog bakra), provodnost se oslanja samo na ovaj krajnji kontakt. Unutar zapečaćene izolacije, disipacija topline je loša. Ako je kontakt luga i bushinga loš pri visokim strujama (>400A), javljaju se termalni propali.

• Rješenje: za RMU koja koriste 240mm² ili 300mm² kable s radnom strujom >400A, odaberite modele s bushingima ocjenjenim na 800A (vanjski srednji promjer bakrene cevi Ø 32mm) kako bi se smanjio rizik od termalnih propala.

2.1.3 Poboljšanje nadzora temperature bushinga RMU:
Zapečaćeni zajednički rezervoarski RMU ne mogu se otvoriti za inspekciju. Standardna infracrvena termografska kontrola ne može mjeriti temperature spojeva. Dodavanje otvora za inspekciju kompromitira IP ocjenu.

• Rješenje:
• Redovite provjere: ručno osjetite temperaturu prednje ploče komore za kabel kako biste otkrili pregrejanje T-konectora.
• Ključne jedinice: periodično de-energizirajte nakon početne rada s visokim strujama kako biste provjerili spojeve na znakove pregrejanja.
• Najbolja praksa (tehnologija): instalirajte senzore temperature direktno na bushinge RMU ili T-konectore za stvarni vremenski nadzor temperature.

2.2 T-konector kabela

2.2.1 Osigurajte kvalitet provodnih komponenti:
Prelazak na nerđajuće boltove čini provodnost zavisnom samo od krajskog kontakta, povećavajući zahtjeve na strukturu/materijal luga. Uobičajeni problemi su:

Površina kontakta luga je preuzka/preveliki otvor → smanjena površina kontakta.

Loša kvaliteta materijala luga, neravnomjerna galvanizacija.

Neslaganje između spadine otvora luga i dvokraja boltova → lug ne može pravilno kontaktirati bushing → provodnost samo putem boltova.

Bakreni prsten je pretank/manji → ne može osigurati paralelni kontakt luga i bushinga.

Sve to dovodi do smanjene kapaciteta struje i rizika od termalnih propala.

• Rješenje: jasno specifikirajte provodne komponente T-konectora:
• Širina površine kontakta luga: 25mm ili 32mm (uskladi se s provodnom površinom bushinga).
• Materijal luga: T2 bakar (>99,9% Cu, elektrolitički, lisani, blagozanjen). Cinkovana ili srebrna galvanizacija.
• Prsten: velika površina, ≥3mm debeljine kako bi se osigurali dobar pritisni kontakt.

2.2.2 Izaberite T-konectore od mekog materijala kako biste olakšali instalaciju:
EPDM ili čvrste plastike/gume T-konectore su tvrdi/lomljivi, teško se prilagođavaju tijekom instalacije (posebno velike žile/stres konusi/izolacija), te je teško provjeriti postavljanje. Niska elastičnost/radialna sila riziči dugotrajno razdvajanje sučelja i praćenje.

• Rješenje: izaberite T-konectore od silikonske gume za zajedničke rezervoarne RMU. Prednosti: meki, elastični → lako prilagođavanje postavljanja; Izvrsna radialna sila i uniformnost → dobra zatvorenost, sprečava praćenje; Dovoljna mehanička čvrstoća za komore RMU.

2.3 Prakse na terenu za instalaciju

2.3.1 Osigurajte točku ulaza kabela:
Trižilni kabel koji ulazi u RMU fiksirajte izravno ispod HV bushinga koristeći šip za kabel. Izbjegavajte nagib ili nepodržan ulaz kabela. Neoznačeni kablovi stvaraju torzijske/vučne sile, što potencijalno kompromitira integritet bushinga/zatvarača → curenje SF₆, pukotine bushinga, HV propali.

• Postavite žile vertikalno i simetrično; minimizirajte savijanje.
• Postavite rukav grane i šip za kabel što niže moguće (≥750mm vertikalna udaljenost od bushinga).
• Proces na terenu: nakon povlačenja kabela kroz temelj u komoru, odrežite oštećeni kraj kabela. Provjerite redoslijed faza. Poravnajte kut ulaza kabela tako da su žile ravne prema bushingima. Ako je kut prevelik, povucite kabel natrag u kanal/tal, ispravite kut, zatim ponovno ubacite i fiksirajte čvrsto. Dvostruka fiksacija: gdje je moguće, dodajte drugu točku fiksacije (npr., nosač fiksacije u jamu kabela ispod) kako biste dodatno fiksirali vanjsku omotač.

2.3.2 Odvojite faze kabela i pripremite ih:

1. Fiksirajte rukav grane kabela koristeći šip prije skraćivanja dužina žila.
2. Poravnajte fazu B s bushingom B.
3. Lagano savijte faze A/C van na bazi prije vertikalnog poravnavanja s njihovim bushingima.
4. Stavite bolt terminacije u bushing, riješno visite lug na njega.
5. Rezirajte krajeve žila na točno potrebnu duljinu nakon provjere poravnanja.

• Ključno: fiksirajte kabel prije finalnog skraćivanja. Ako to ne učinite, dobit ćete nekonzistentne duljine žila → stres bushinga i loš kontakt.
• Proces odvlačenja/čišćenja:
• Sljedite dimenzije odvlačenja proizvođača T-konectora točno.
• Izbjegavajte oštećenje unutarnjih slojeva tijekom odvlačenja vanjskih slojeva.
• Apsolutno spriječite longitudinalne oštrice na izolaciji žila → spriječava interno praćenje.
• Koristite čista papira proizvođača. Izbjegavajte druge solvente poput industrijskog alkohola.
• Koristite polifluoroeter-bazirani smazivač (kompatibilan s silikonskom gumom). Izbjegavajte silikonski mast → međusobno rastvaranje → sušnica sučelja → rizik od praćenja.

2.3.3 Instalacija stres konusa:

• Osigurajte da stres konus odgovara veličini kabela → točno prekrivenje. Pretesno: teška instalacija, rizik od pucanja. Premršavo: loša zatvorenost, rizik od površinske razrade.
• Postavite strogo prema uputama proizvođača T-konectora (pozicije u odnosu na izolaciju i žilo kabela utječu na kontrolu stresa/zatvorenost). Minimalna tolerancija.
• Postavite stres konus na vertikalni dio kabela ako je moguće → osigurava najbolju zatvorenost.
• Spriječite oštećenje silikonskih površina oštrim predmetima.
• Primijenite uniformnu sloj kompatibilnog smazivača na površine prekrivenja.

2.3.4 Osigurajte dovoljnu površinu kontakta voditelja:
Spoj voditelja unutar izolacijskog rukava je nevidljiv/težak za provjeru. Morate osigurati:

• Površina luga je paralelna provodnoj površini bushinga → minimalizirana stres na bushing.
• Izvrsan kontakt kako bi se spriječilo zagrijavanje.
• Crpljenje: crpljite lug na žilo prema postupku. Osigurajte orijentaciju površine luga paralelnu s ravninom bushinga. Nakon zatvaranja crpljenih matrica, zadržite pritisak 10-15 sekundi. Deburr površine. Očistite lug i izolaciju žila.
• Spoj: stavite lug na bolt, ubacite T-konector u bushing → osigurajte paralelni kontakt luga i bushinga prije zatvaranja.

2.3.5 Osigurajte pouzdano zemljenje:
Zaštićeni T-konectori mora biti pravilno zemljeni koristeći posebne zemljene prstenove/žice povezane s mrežom zemljenja RMU. Rizici od propala: akumulacija statičkog naboja na površini → rizik od šoka.

Površinska razrada prema bližoj zemlji → električna erozija materijala.

2.4 Zahtjevi za građevinski temelj RMU

• Temelj RMU obično 300-500mm iznad razine tla.
• Dubina jamice za kabel ispod temelja treba biti ≥800mm; nastojte dostići 1000mm ako lokacija dopušta.
• Namjera: pruža dovoljan poluprečnik savijanja za ulaz kabela (posebno za velike presjeke), omogućujući gotovo vertikalni ulaz → smanjuje stres na kabelu/spoju.