Problemen en tegelrijke maatregelen voor 10kV SF₆ gasgeïsoleerde gemeenschappelijke tank ring hoofdschakelaar (Europese stijl) kabelverbindingen
Problemen en tegengewichten voor 10kV SF₆ gasgeïsoleerde gemeenschappelijke tank ringmain units (Europese stijl) kabelverbindingen
Met de uitgebreide toepassing van kabelnetwerken in stedelijke distributienetwerken worden 10kV SF₆ gasgeïsoleerde gemeenschappelijke tank ringmain units (RMUs) (Europese stijl) breed geaccepteerd als netwerkknopen vanwege hun kenmerken van volledige isolatie, volledige afsluiting, onderhoudsvrijheid, compacte grootte en flexibele installatie. Deze RMUs in Europese stijl zijn geschikt voor kustgebieden met vochtige, zoute mistomstandigheden en bieden hoge operationele betrouwbaarheid.
Recente operationele storingen van RMUs wijzen erop dat de meeste problemen voortkomen uit problemen bij de verbindingen tussen de RMU bushings en 10kV kabels. Dit is vooral waar voor binnen- en buiten-RMUs die grote stromen en grote sectie kabels verwerken. Bij een storing moet de hele RMU gedemonteerd en vervangen worden, en moet de kabel T-body connector opnieuw geïnstalleerd worden. Dit heeft een aanzienlijke invloed op de betrouwbaarheid van de energievoorziening en veroorzaakt substantiële economische verliezen.
De verbinding tussen RMU bushings en 10kV kabels is een cruciaal operationeel zwak punt. Dit artikel analyseert de bestaande problemen en stelt tegengewichten voor.
1. Problemen met gemeenschappelijke tank RMUs en drie-kern kabelverbindingen
Momenteel zijn 10kV SF₆ gemeenschappelijke tank RMUs (Europese stijl) en de bijbehorende kabel T-body connectors voornamelijk Europese merken. Deze zijn hoofdzakelijk ontworpen voor enkelkernkabels, die gemakkelijker te bevestigen en te installeren zijn, geen torsiedraaiing op de bushings leggen, goede contacten tussen de terminal en de bushing garanderen en het risico op thermische fouten verminderen. In tegenstelling hiermee is de installatie van drie-kernkabels aanzienlijk complexer, wat leidt tot verschillende problemen die niet optreden bij enkelkerninstallaties:
- Bevestigingspunt van drie-kernkabel is de buitenmantel: De individuele fasen kunnen niet onafhankelijk bevestigd worden. Zelfs na de verbinding kan het eigen gewicht van de kabel of externe krachten torsiedraaiing overbrengen naar de bushing secties.
- Fasevolgorde uitlijning vereist draaiing: Tijdens de installatie van drie-kernkabels vereist de fasevolgorde uitlijning vaak het toepassen van draaiing voordat de bevestiging plaatsvindt. Na de installatie wordt de interne spanning van deze draaiing geleidelijk vrijgelaten, waardoor een terugdraaiend moment ontstaat dat werkt op de bushings.
- Beperkte hoogte van de kabelruimte: De compacte kabelruimtehoogte van RMUs (ontworpen voor enkelkernkabels) beperkt de beschikbare lengte van elk individueel kabelkernfase.
- Beperkte aanpassing na terminatie: Zodra de kabelclamp is gekruld, is de installatielengte vast. Met kortere individuele kernlengtes (door ruimtebeperkingen) die moeilijk te buigen zijn, vereist het forceren van de T-body connector vaak het toepassen van extreme duw-, trek- of hefkrachten. Dit brengt het risico met zich mee van schade aan bushings of slechte contacten.
2. Tegengewichten
Om bovenstaande problemen aan te pakken, kunnen tegengewichten worden toegepast ten aanzien van de RMU zelf, de T-body connectors, installatiepraktijken en de civiele fundering van de RMU.
2.1 Ring Main Unit (RMU)
2.1.1 Voldoende verhoging van de kabelruimtehoogte:
De kabelruimten van SF₆ gemeenschappelijke tank RMUs zijn meestal klein (ongeveer H: 600mm, W: 350mm). Dit past goed bij enkelkernkabels, maar maakt de installatie van T-body connectors, vooral op grote sectiekabels (240mm² of 300mm²), zeer moeilijk voor drie-kernkabels. De trifurcatiesleeve van de T-body connector heeft ook ruimte nodig, waardoor er slechts ongeveer 400mm overblijft voor de kabelkernen. Grote sectiekernen zijn stijf, en in combinatie met ter plaatse beperkingen, is het bereiken van de juiste T-body positie uitdagend.
- Oplossing: Hoewel gemeenschappelijke tank RMUs gestandaardiseerd zijn, kan de installatiehoogte verhoogd worden door middel van een verlengbasis. Het verhogen van de ruimtehoogte tot ongeveer 800mm en het waarborgen van een verticale afstand van de kabelclamp tot het middenpunt van de HV bushing van ≥750mm, stelt corelengtes van ongeveer 600mm toe. Dit vergemakkelijkt de correcte T-body installatie. Fundamenteel gezien verlengt de basis de gescheiden single-phase cores na de splitsing van de drie-kernkabel, waardoor de verbinding vergelijkbaar is met enkelkernkabels.
- Voordelen: (1) Vermindert aanzienlijk de torsiedraaiing op de bushings; (2) Verhoogt de installatietolerantie, minimaliseert het gebruik van kracht; vermindert het risico op gaslekken; (3) Faciliteert de correcte positie van lugs en stresscones.
2.1.2 Overweeg de geleidbaarheid van de bushings bij de selectie van de RMU:
Standaard 630A RMUs hebben vaak bouttype bushings met een buitenkoperbuismiddellijn van 25mm en een ingeknepen gat voor M16 bouten (geleidende oppervlakte ~289.6mm²). De daadwerkelijke contactoppervlakte is vaak kleiner vanwege pasnauwkeuren. Als roestvaststalen bouten worden gebruikt (vanwege zachte koper), berust de geleiding enkel op dit eindcontact. Binnen de verzegelde isolatie is de warmteafvoer slecht. Bij slechte lug-bushing contacten onder hoge stromen (>400A) komen thermische fouten voor.
- Oplossing: Voor RMUs die 240mm² of 300mm² kabels gebruiken die >400A vervoeren, kies modellen met 800A-gerateerde bushings (buiten koperbuismiddellijn Ø 32mm) om het risico op thermische fouten te verkleinen.
2.1.3 Versterk de temperatuurmonitoring van de RMU bushings:
Gesloten gemeenschappelijke tank RMUs kunnen niet geopend worden voor inspectie. Standaard infraroodthermografie kan de temperatuur van de verbindingen niet meten. Het toevoegen van inspectiepoorten compromitteert de IP-waarde.
- Oplossing:
- Routinecontroles: Voel handmatig de temperatuur van het frontpaneel van de kabelruimte om oververhitting van de T-body te detecteren.
- Kritieke eenheden: Ontladen periodiek na de initiële hoge stroomoperatie om de verbindingen te inspecteren op tekenen van oververhitting.
- Best practice (technologie): Installeer temperatuursensoren direct op de RMU bushings of T-body connectors voor real-time temperatuurmonitoring.
2.2 Kabel T-body connector
2.2.1 Zorg voor de kwaliteit van geleidende componenten:
Het overschakelen naar roestvaststalen bouten maakt de geleiding uitsluitend afhankelijk van het eindcontact, wat de eisen aan de structuur/kwaliteit van de lug verhoogt. Vaak gevonden problemen:
Lug contactoppervlak te smal/gat te groot → vermindert contactoppervlak.
Slechte kwaliteit van de lugmateriaal, oneven plating.
Niet-overeenkomst tussen de luggat kegel en dubbel-eindig bout → lug kan niet correct contact maken met de bushing → geleiding alleen via de bout.
Koper washer te dun/klein → kan parallel contact tussen lug en bushing niet garanderen.
Alles leidt tot verminderde stroomcapaciteit en risico op thermische fouten.
- Oplossing: Specificeer de geleidende componenten van de T-body connector duidelijk:
- Lug contactoppervlak breedte: 25mm of 32mm (overeenkomstig met de geleidende oppervlakte van de bushing).
- Lug materiaal: T2 koper (>99.9% Cu, elektrolytisch, gegoten, gelooid). Tin of zilver plating.
- Washer: Groot oppervlak, ≥3mm dik om goede drukcontacten te garanderen.
2.2.2 Kies zachte materiaal T-body connectors om de installatie te vergemakkelijken:
EPDM of harde plastic/rubber T-bodies zijn hard/brittle, moeilijk aan te passen tijdens de installatie (vooral grote kernen/stresscones/isolatie), en moeilijk te controleren op positie. Slechte elasticiteit/radiale kracht brengt langdurige interface scheiding en tracking risico's met zich mee.
- Oplossing: Kies Silicone Rubber T-body connectors voor gemeenschappelijke tank RMUs. Voordelen: Zacht, elastisch → gemakkelijke positieaanpassing; Uitstekende radiale kracht en uniformiteit → goede afsluiting, voorkomt tracking; Voldoende mechanische sterkte voor RMU kamers.
2.3 Plaatselijke installatiepraktijken
2.3.1 Beveilig het kabeleingangspunt:
Beveilig de drie-kernkabel die de RMU binnengaat direct onder de HV bushings met behulp van een kabelclamp. Vermijd hellende of ongesteunde kabeleingang. Onbeveiligde kabels leggen torsie/trekkrachten op, wat potentieel de integriteit van de bushing/sealing kan compromitteren → SF₆ lekken, bushing barsten, HV fouten.
- Positie de kernen verticaal en symmetrisch; minimaliseer draaiing.
- Plaats de takhandschoen en kabelclamp zo laag mogelijk (≥750mm verticale afstand van de bushings).
- Plaatselijke procedure: Na het trekken van de kabel door de fundering in de kamer, snijd eventuele beschadigde kabeleinde weg. Controleer de fasevolgorde. Rijg de kabeleingangshoek in zodanig dat de kernen recht naar de bushings gericht zijn. Als de hoek te groot is, trek de kabel terug naar de greppel/pit, corrigeer de hoek, dan herinvoeren en stevig bevestigen. Dubbele bevestiging: Indien mogelijk, voeg een tweede bevestigingspunt toe (bijvoorbeeld, bevestigingsbalk in de kabelpit onder) om de buitenmantel verder te beveiligen.
2.3.2 Fase-scheiding en -voorbereiding van de kabel:
- Fixeer de kabel takhandschoen met een clamp voor het trimmen van de kernlengtes.
- Richt fase B uit op de B bushing.
- Licht buig fases A/C naar buiten bij de wortel voordat ze verticaal worden uitgelijnd met hun bushings.
- Plaats de terminatiebout in de bushing, hang de lug losjes erop.
- Snijd de kernuiteinden exact naar de vereiste lengte na de uitlijning te hebben gecontroleerd.
- Cruciaal: Fixeer de kabel voor de definitieve trim. Als dit niet wordt gedaan, resulteert dit in inconsistente kernlengtes → bushing stress en slechte contacten.
- Pel/Reinigingsproces:
- Volg de peldimensies van de T-body fabrikant exact.
- Vermijd schade aan de binnenlagen terwijl de buitenlagen worden gepeld.
- Preventie van longitudinale krassen op de kernisolatie → voorkomt interne tracking.
- Gebruik reinigingspapier zoals door de fabrikant geleverd. Vermijd andere oplosmiddelen zoals industriële alcohol.
- Gebruik polyfluoroether-gebaseerde smeermiddelen (compatibel met silicone rubber). Vermijd siliconen vet → wederzijdse oplosbaarheid → droging van de interface → tracking risico.
2.3.3 Installatie van de stresscone:
- Zorg ervoor dat de stresscone past bij de kabelgrootte → correcte interferentiepas. Te strak: moeilijke installatie, risico op splijten. Te los: slechte afsluiting, risico op oppervlakte-ontlading.
- Positie strikt volgens de instructies van de T-body fabrikant (posities ten opzichte van de isolatie en de kabelkern beïnvloeden stresscontrole/afsluiting). Minimale tolerantie.
- Plaats de stresscone indien mogelijk op de verticale sectie van de kabel → zorgt voor de beste afsluiting.
- Preventie van scherpe objecten die de silicone rubberoppervlakken beschadigen.
- Breng een uniforme coating van compatibele smeerolie aan op de interferentiepasoppervlakken.
2.3.4 Zorg voor voldoende geleidercontactoppervlak:
De geleiderverbinding binnen de isolatiesleeve is onzichtbaar/moeilijk te controleren. Moet zorgen voor:
- Lug oppervlak parallel aan de geleidende oppervlak van de bushing → minimaliseert de belasting op de bushing.
- Uitstekend contact om verhitting te voorkomen.
- Krimping: Krimp de lug aan de kern volgens de procedure. Zorg ervoor dat de oriëntatie van de lugvlak parallel is aan het vlak van de bushing. Nadat de krimpsters volledig gesloten zijn, houd de druk 10-15 seconden vast. Deburr de oppervlakken. Reinig de lug en de kernisolatie.
- Verbinding: Plaats de lug op de bout, duw de T-body in de bushing → zorg voor parallel contact tussen de lug en de bushing voordat je aandraait.
2.3.5 Zorg voor betrouwbare aarding:
Geschilderde T-body connectors moeten correct aangesloten worden op de aardingsring/wiring die verbonden is met het RMU-aardingsrooster. Falen risico's: statische lading ophoping op het oppervlak → schokgevaar.
Oppervlakte-ontlading naar nabije aarding → elektrische erosie van het materiaal.
2.4 Eisen voor de civiele fundering van de RMU
- RMU basis doorgaans 300-500mm boven de grond.
- Diepte van de kabelput onder de basis moet ≥800mm; streven naar 1000mm indien de locatie dit toelaat.
- Doel: Biedt voldoende buigstraal voor de kabeleingang (vooral voor grote secties), waardoor een bijna verticale ingang mogelijk is → vermindert de belasting op de kabel/verbinding.
