Problemi e contromisure per le connessioni cavi dell'unità a anello comune ad innesco SF₆ da 10kV (stile europeo)

Problemi e Contromisure per le Connessioni dei Cavi nelle Unità a Anello Comune con Isolamento a Gas SF₆ da 10kV (Stile Europeo)

Con l'ampio utilizzo di linee cavo nelle reti di distribuzione urbana, le unità a anello comune (RMU) con isolamento a gas SF₆ da 10kV (stile europeo) sono ampiamente adottate come nodi di rete a causa delle loro caratteristiche di isolamento totale, chiusura completa, manutenzione zero, dimensioni compatte e installazione flessibile. Queste RMU stile europeo con serbatoio comune sono adatte alle aree costiere con ambienti umidi e nebbia salina e offrono un'elevata affidabilità operativa.

Le recenti interruzioni operative delle RMU indicano che la maggior parte dei problemi deriva da questioni nei punti di connessione tra i candelotti delle RMU e i cavi da 10kV. Questo è particolarmente vero per le RMU interne ed esterne che gestiscono correnti elevate e cavi di sezione grande. Quando si verifica un guasto, l'intera RMU deve essere de-energizzata e sostituita, e il connettore T del cavo deve essere reinstallato. Ciò ha un impatto significativo sulla affidabilità dell'approvvigionamento elettrico e comporta perdite economiche sostanziali.

La connessione tra i candelotti delle RMU e i cavi da 10kV è un punto debole operativo critico. Questo articolo analizza i problemi esistenti e propone contromisure.

1. Problemi con le RMU a Serbatoio Comune e le Connessioni ai Cavi Tre-Core

Attualmente, le RMU a serbatoio comune con isolamento a gas SF₆ da 10kV (stile europeo) e i loro connettori T dei cavi sono prevalentemente marchi europei. Questi sono principalmente progettati per cavi monofase, che sono più facili da fissare e installare, non impongono alcun momento torsionale sui candelotti, assicurano un buon contatto tra terminale e candelotto e riducono la probabilità di guasti termici. In contrasto, l'installazione di cavi tre-core è significativamente più complessa, portando a diversi problemi assenti nelle installazioni monofase:

1. Il punto di fissaggio del cavo tre-core è la guaina esterna: Le fasi individuali non possono essere fissate indipendentemente. Anche dopo la connessione, il peso del cavo stesso o le forze esterne possono trasmettere un momento torsionale alle sezioni dei candelotti.
2. L'allineamento della sequenza di fase richiede un momento: Durante l'installazione dei cavi tre-core, l'allineamento della sequenza di fase spesso richiede l'applicazione di un momento prima della fissazione. Dopo l'installazione, lo stress interno generato da questa torsione si rilascia gradualmente, generando un momento di ripristino che agisce sui candelotti.
3. Altezza limitata della camera del cavo: L'altezza compatta della camera del cavo delle RMU (progettata per cavi monofase) limita la lunghezza disponibile di ogni fase del nucleo del cavo.
4. Limitata regolazione dopo la terminazione: Una volta che il morsetto del cavo è compresso, la lunghezza di installazione è fissa. Con lunghezze di nucleo individuali più corte (a causa delle limitazioni spaziali) che sono difficili da piegare, forzare il connettore T in posizione spesso richiede l'applicazione di forze eccessive di spinta, trazione o leva. Ciò rischia di danneggiare i candelotti o causare un cattivo contatto.

2. Contromisure

Per affrontare i problemi sopra menzionati, possono essere implementate contromisure riguardanti la RMU stessa, i connettori T, le pratiche di installazione e la fondazione civile della RMU.

2.1 Unità a Anello (RMU)

2.1.1 Aumentare Adequatamente l'Altezza della Camera del Cavo:
Le camere del cavo delle RMU a serbatoio comune con isolamento a gas SF₆ sono generalmente piccole (circa H: 600mm, W: 350mm). Questo è adatto ai cavi monofase ma rende molto difficile l'installazione dei connettori T, specialmente su cavi di sezione grande (240mm² o 300mm²) per cavi tre-core. La manica triforcuta del connettore T richiede spazio, lasciando solo circa 400mm per i nuclei del cavo. I nuclei di sezione grande sono rigidi e, combinati con le limitazioni del sito, rendono difficile ottenere una corretta posizione del connettore T.

• Soluzione: Sebbene le RMU a serbatoio comune siano standardizzate, l'altezza di installazione può essere aumentata utilizzando una base di estensione. Elevando l'altezza della camera a circa 800mm e assicurando che la distanza verticale del morsetto del cavo dal centro del candelotto ad alta tensione sia ≥750mm, si ottengono lunghezze di nucleo di circa 600mm. Questo facilita l'installazione corretta del connettore T. In sostanza, la base di estensione allunga i nuclei singoli separati dopo la divisione del cavo tre-core, consentendo una connessione simile a quella dei cavi monofase.
• Vantaggi: (1) Riduce significativamente il momento torsionale sui candelotti; (2) Aumenta la tolleranza di installazione, minimizzando la necessità di forza; riduce il rischio di perdita di gas; (3) Facilita la posizionazione corretta dei morsetti e delle campane di stress.

2.1.2 Considerare la Conduttività dei Candelotti durante la Selezione della RMU:
Le RMU standard da 630A spesso hanno candelotti a vite con un diametro di tubo esterno di rame di 25mm e un foro interno filettato per dadi M16 (area conduttiva circa 289,6mm²). L'area di contatto effettiva è spesso minore a causa delle tolleranze di montaggio. Quando vengono utilizzati dadi in acciaio inossidabile (a causa del rame morbido), la conduzione dipende solo da questo contatto finale. All'interno dell'isolamento sigillato, la dissipazione del calore è scarsa. Se il contatto tra morsetto e candelotto è cattivo sotto correnti elevate (>400A), si verificano guasti termici.

• Soluzione: Per le RMU che utilizzano cavi da 240mm² o 300mm² che operano >400A, selezionare modelli con candelotti da 800A (tubo esterno di rame Ø 32mm) per ridurre il rischio di guasti termici.

2.1.3 Migliorare il Monitoraggio della Temperatura dei Candelotti delle RMU:
Le RMU a serbatoio comune sigillate non possono essere aperte per ispezione. La termografia IR standard non può misurare la temperatura delle giunture. Aggiungere porte di ispezione compromette la classificazione IP.

• Soluzione:
• Controlli di routine: Sentire manualmente la temperatura del pannello frontale della camera del cavo per rilevare il sovraccarico termico del connettore T.
• Unità critiche: De-energizzare periodicamente dopo l'iniziale operazione a corrente elevata per ispezionare le connessioni per segni di sovraccarico termico.
• Migliore pratica (Tecnologia): Installare sensori di temperatura direttamente sui candelotti delle RMU o sui connettori T per il monitoraggio in tempo reale della temperatura.

2.2 Connettore T del Cavo

2.2.1 Assicurare la Qualità dei Componenti Conduttori:
Passare a dadi in acciaio inossidabile rende la conduzione dipendente solo dal contatto finale, aumentando le esigenze sulla struttura e la qualità del materiale del morsetto. Problemi comuni trovati:

Superficie di contatto del morsetto troppo stretta/foro troppo largo → area di contatto ridotta.

Povera qualità del materiale del morsetto, verniciatura irregolare.

Mancata corrispondenza tra il cono del foro del morsetto e il dado a doppia estremità → il morsetto non può contattare correttamente il candelotto → conduzione solo tramite il dado.

Anello di rame troppo sottile/piccolo → non può garantire un contatto parallelo tra morsetto e candelotto.

Tutto ciò porta a una capacità di corrente ridotta e al rischio di guasti termici.

• Soluzione: Specificare chiaramente i componenti conduttori del connettore T:
• Larghezza della superficie di contatto del morsetto: 25mm o 32mm (corrispondente all'area conduttiva del candelotto).
• Materiale del morsetto: rame T2 (>99,9% Cu, elettrolitico, stampato, annealed). Verniciatura di stagno o argento.
• Anello: superficie ampia, ≥3mm di spessore per assicurare un buon contatto a pressione.

2.2.2 Scegliere Connettori T a Materiale Morbido per Semplificare l'Installazione:
I connettori T in EPDM o plastica/rubber rigida sono duri e fragili, difficili da regolare durante l'installazione (specialmente per nuclei grandi, campane di stress e isolamento) e difficili da verificare nella posizione. Poca elasticità/forza radiale rischia la separazione a lungo termine dell'interfaccia e il tracking.

• Soluzione: Scegliere connettori T in gomma silicone per le RMU a serbatoio comune. Vantaggi: morbidi, elastici → facile regolazione della posizione; eccellente forza radiale e uniformità → buona tenuta, prevenzione del tracking; sufficiente resistenza meccanica per le camere delle RMU.

2.3 Pratiche di Installazione sul Sito

2.3.1 Fissare il Punto di Ingresso del Cavo:
Fissare il cavo tre-core che entra nella RMU direttamente sotto i candelotti ad alta tensione utilizzando un morsetto del cavo. Evitare l'ingresso del cavo inclinato o non supportato. I cavi non fissati impongono momenti torsionali e forze di trazione, potenzialmente compromettendo l'integrità dei candelotti e delle tenute → perdita di SF₆, crepe nei candelotti, guasti ad alta tensione.

• Posizionare i nuclei verticalmente e simmetricamente; minimizzare la torsione.
• Posizionare il guanto di ramo e il morsetto del cavo il più basso possibile (≥750mm di distanza verticale dai candelotti).
• Processo sul sito: Dopo aver tirato il cavo attraverso la fondazione nella camera, tagliare qualsiasi estremità danneggiata del cavo. Verificare la sequenza di fase. Allineare l'angolo di ingresso del cavo in modo che i nuclei siano diritti verso i candelotti. Se l'angolo è eccessivo, ritirare il cavo nel trincea/fossa, correggere l'angolo, quindi reinserirlo e fissarlo saldamente. Fissaggio doppio: Ove possibile, aggiungere un secondo punto di fissaggio (ad esempio, una trave di fissaggio nella fossa del cavo sottostante) per fissare ulteriormente la guaina esterna.

2.3.2 Separazione e Preparazione delle Fasi del Cavo:

1. Fissare il guanto di ramo del cavo utilizzando un morsetto prima di tagliare le lunghezze dei nuclei.
2. Allineare la fase B con il candelotto B.
3. Leggermente piegare le fasi A/C all'esterno alla radice prima di allinearle verticalmente con i loro candelotti.
4. Inserire il bulbo di terminazione nel candelotto, appoggiare il morsetto in modo libero su di esso.
5. Tagliare le estremità dei nuclei alla lunghezza esatta richiesta dopo aver verificato l'allineamento.

• Cruciale: Fissare il cavo prima del taglio finale. Non farlo porta a lunghezze di nucleo inconsistenti → stress sui candelotti e cattivo contatto.
• Processo di Scorticatura/Pulizia:
• Seguire esattamente le dimensioni di scorticatura del produttore del connettore T.
• Evitare di danneggiare gli strati interni mentre si scorticano gli strati esterni.
• Assolutamente evitare graffi longitudinali sull'isolamento del nucleo → prevenzione del tracking interno.
• Utilizzare la carta da pulizia fornita dal produttore. Evitare altri solventi come l'alcol industriale.
• Utilizzare lubrificante a base di polifluoroetere (compatibile con la gomma silicone). Evitare grasso di silicone → dissoluzione reciproca → asciugatura dell'interfaccia → rischio di tracking.

2.3.3 Installazione della Campana di Stress:

• Assicurarsi che la campana di stress corrisponda alla dimensione del cavo → interferenza corretta. Troppo stretta: installazione difficile, rischio di rottura. Troppo larga: poca tenuta, rischio di scariche superficiali.
• Posizionare rigorosamente secondo le istruzioni del produttore del connettore T (le posizioni relative all'isolamento e al nucleo del cavo influenzano il controllo dello stress e la tenuta). Minima tolleranza.
• Se possibile, posizionare la campana di stress sulla sezione verticale del cavo → garantisce la migliore tenuta.
• Prevenire oggetti appuntiti che possano graffiare le superfici di gomma silicone.
• Applicare un rivestimento uniforme di lubrificante compatibile sulle superfici di interferenza.

2.3.4 Assicurare un'Adeguata Area di Contatto del Conduttore:
La connessione del conduttore all'interno della manica isolante è invisibile/difficile da controllare. È necessario assicurare:

• La superficie del morsetto è parallela alla superficie conduttrice del candelotto → minimo stress sul candelotto.
• Ottimo contatto per prevenire il surriscaldamento.
• Compressione: Comprimere il morsetto al nucleo secondo la procedura. Assicurarsi che l'orientamento della faccia del morsetto sia parallelo al piano del candelotto. Dopo che le morse si chiudono completamente, mantenere la pressione per 10-15 secondi. Rimuovere i bordi. Pulire il morsetto e l'isolamento del nucleo.
• Connessione: Posizionare il morsetto sul bulbo, spingere il connettore T nel candelotto → assicurare un contatto parallelo tra morsetto e candelotto prima di stringere.

2.3.5 Assicurare un'Affidabile Terra:
I connettori T schermati devono essere adeguatamente terra utilizzando anelli/wire di terra dedicati collegati alla griglia di terra della RMU. Rischi in caso di mancata attuazione: accumulo di carica statica sulla superficie → rischio di shock.

Scarica superficiale verso il terreno vicino → erosione elettrica del materiale.

2.4 Requisiti per la Fondazione Civile della RMU

• La base della RMU è solitamente a 300-500mm sopra il livello del terreno.
• La profondità della fossa del cavo sotto la base dovrebbe essere ≥800mm; mirare a 1000mm se il sito lo consente.
• Scopo: Fornisce un raggio di curvatura adeguato per l'ingresso del cavo (soprattutto per sezioni grandi), permettendo un ingresso quasi verticale → riduce lo stress sul cavo/connessione.