Проблеми та заходи для з'єднань кабелів у 10кВ SF₆ газозаповненому спільному резервуарному кільцевому головному пристрої (європейського стилю)

Проблеми та протидії для з'єднань кабелів у 10кВ SF₆ газоізольованому спільному резервуарному кільцевому головному блоку (європейського стилю)

З поширеним використанням кабельних ліній у міських розподільчих мережах, 10кВ SF₆ газоізольовані спільні резервуарні кільцеві головні блоки (RMU) (європейського стилю) широко прийняті як вузли мережі через їх характеристики повної ізоляції, повного обгортання, безпідтримкової роботи, компактності та гнучкості встановлення. Ці європейського стилю SF₆ спільні резервуарні RMU підходять для прибережних районів з вологими, солоними туманими середовищами та надають високу надійність роботи.

Недавні випадки невдалого функціонування RMU показують, що більшість проблем виникає на точках з'єднання між втулками RMU та 10кВ кабелями. Це особливо справедливо для внутрішніх та зовнішніх RMU, які обробляють великі струми та великі перерізи кабелів. Коли виникає аварія, весь RMU потребує відключення та заміни, а його кабельний T-сполучник повинен бути повторно встановлений. Це значно впливає на надійність електропостачання та викликає суттєві економічні втрати.

З'єднання між втулками RMU та 10кВ кабелями є важливим слабким місцем операцій. Ця стаття аналізує існуючі проблеми та пропонує протидії.

1. Проблеми зі спільними резервуарними RMU та з'єднаннями триядерних кабелів

На даний момент 10кВ SF₆ спільні резервуарні RMU (європейського стилю) та їхні пов'язані кабельні T-сполучники переважно є європейськими брендами. Вони в основному призначені для одноядерних кабелів, які легше фіксувати та встановлювати, не накладають обертального моменту на втулки, забезпечують добре контакт між кінцевиком та втулкою, та зменшують ймовірність теплових вад. Наприклад, встановлення триядерних кабелів значно складніше, що призводить до ряду проблем, яких немає при встановленні одноядерних:

1. Точка фіксації триядерного кабелю — це зовнішня оболонка: окремі фази не можуть бути незалежно зафіксовані. Навіть після з'єднання, власна вага кабелю або зовнішні сили можуть передавати обертальний момент на секції втулок.
2. Вирівнювання порядку фаз вимагає обертального моменту: під час встановлення триядерних кабелів, вирівнювання порядку фаз часто вимагає застосування обертального моменту перед фіксацією. Після встановлення внутрішні напруження від цього звертання поступово зникають, створюючи відновлювальний обертальний момент, який діє на втулки.
3. Обмежена висота камери кабелю: компактна висота камери кабелю RMU (призначена для одноядерних кабелів) обмежує доступну довжину кожного окремого ядра фази.
4. Обмеження регулювання після завершення: коли кінцевик кабелю згортається, довжина встановлення фіксована. З коротшими окремими ядрами (через обмеження простору), які важко згинати, примусове вставляння T-сполучника часто вимагає застосування надмірних сил тискання, тягання або використання рычага. Це створює ризик пошкодження втулок або поганого контакту.

2. Протидії

Для вирішення вищевказаних проблем можна реалізувати протидії, що стосуються самого RMU, T-сполучників, практик встановлення та цивільного фундаменту RMU.

2.1 Кільцевий головний блок (RMU)

2.1.1 Адекватне збільшення висоти камери кабелю:
Камери кабелів спільних резервуарних RMU зазвичай невеликі (приблизно H: 600 мм, W: 350 мм). Це добре підходить для одноядерних кабелів, але робить встановлення T-сполучників, особливо на великі перерізи кабелів (240 мм² або 300 мм²), дуже складним для триядерних кабелів. Трифуркаційна манжета T-сполучника також потребує простору, залишаючи лише ~400 мм для ядер кабелю. Великі перерізи ядер жорсткі, і разом з обмеженнями місця, правильне встановлення T-сполучника є складним.

• Рішення: хоча спільні резервуарні RMU стандартизовані, висоту встановлення можна збільшити за допомогою розширителя бази. Підвищення висоти камери до ~800 мм та забезпечення вертикальної відстані від кліпси кабелю до центральної точки ВВ втулки ≥750 мм дозволяє мати довжину ядер ~600 мм. Це сприяє правильному встановленню T-сполучника. По суті, розширителя бази довжина окремих однофазних ядер після розділу триядерного кабелю збільшується, що дозволяє з'єднання подібне до одноядерних кабелів.
• Переваги: (1) значно зменшує обертальний момент на втулках; (2) збільшує терпимість до встановлення, зменшуючи потребу в силі; знижує ризик витоку газу; (3) сприяє правильному положенню кінцевиків та конусів напруження.

2.1.2 Врахування провідності втулок під час вибору RMU:
Стандартні RMU 630A часто мають втулки типу болтів з зовнішнім діаметром медної трубки 25 мм та внутрішнім різьбовим отвором для болтів M16 (площа провідності ~289,6 мм²). Фактична площа контакту часто менша через допуски посадки. Коли використовуються нержавіючі болти (через м'яку мідь), провідність залежить тільки від цього кінцевого контакту. У закритій ізоляції теплообмін поганий. Якщо контакт кінцевика з втулкою поганий при великих струмах (>400 A), виникають теплові вади.

• Рішення: для RMU, які використовують кабелі 240 мм² або 300 мм², що працюють >400 A, виберіть моделі з втулками, розрахованими на 800 A (зовнішній діаметр медної трубки Ø 32 мм), щоб знизити ризик теплових вад.

2.1.3 Покращення контролю температури втулок RMU:
Закриті спільні резервуарні RMU не можна відкривати для огляду. Стандартне інфрачервоне термографування не може вимірювати температуру з'єднань. Додавання портів для огляду погіршує IP-рейтинг.

• Рішення:
• Регулярні перевірки: вручну відчуваємо температуру передньої панелі камери кабелю, щоб виявити перегрівання T-сполучника.
• Критичні блоки: періодично відключаємо після початкової роботи з великими струмами, щоб перевірити з'єднання на ознаки перегрівання.
• Найкраща практика (технологія): встановлюємо датчики температури безпосередньо на втулках RMU або T-сполучниках для реального контролю температури.

2.2 Кабельний T-сполучник

2.2.1 Забезпечення якості провідних компонентів:
Перехід на нержавіючі болти робить провідність залежною від кінцевого контакту, що збільшує вимоги до структури/якості кінцевика. Поширені проблеми:

Занадто вузька поверхня контакту кінцевика/великий отвір → зменшена площа контакту.

Погана якість матеріалу кінцевика, нерівномірне покриття.

Несумісність конусности отвору кінцевика з двостороннім болтом → кінцевик не може правильно контактувати з втулкою → провідність тільки через болт.

Занадто тонкий/малий медний шайба → не може забезпечити паралельний контакт кінцевика з втулкою.

Все це призводить до зменшення струмопровідності та ризику теплових вад.

• Рішення: чітко визначте провідні компоненти T-сполучника:
• Ширина поверхні контакту кінцевика: 25 мм або 32 мм (відповідає площі провідності втулки).
• Матеріал кінцевика: мідь T2 (>99,9% Cu, електролітична, формована, анодована). Олово або срібло покриття.
• Шайба: велика поверхня, ≥3 мм товщиною, щоб забезпечити хороший тисковий контакт.

2.2.2 Вибір T-сполучників з м'яким матеріалом для полегшення встановлення:
EPDM або жорсткі пластикові/гумові T-сполучники є твердими/хрупкими, складними для регулювання під час встановлення (особливо великі ядра/конуси напруження/ізоляція), та складними для перевірки положення. Погана пружність/радіальна сила ризикує тривалим розлученням інтерфейсу та розпліскуванням.

• Рішення: виберіть T-сполучники з силиконової гуми для спільних резервуарних RMU. Переваги: м'які, пружні → легке регулювання положення; відмінна радіальна сила та рівномірність → гарне уплотнення, запобігає розпліскуванню; достатня механічна міцність для камер RMU.

2.3 Практики встановлення на місці

2.3.1 Забезпечення входу кабелю:
Забезпечте вход триядерного кабелю в RMU прямо під ВВ втулками за допомогою кліпси кабелю. Уникайте нахилення або недостатнього підтримування входу кабелю. Незафіксовані кабелі накладають обертальні/тягові сили, що може пошкодити цілісність втулок/уплотнень → витік SF₆, тріщини втулок, високовольтні аварії.

• Положіть ядра вертикально та симетрично; мінімізуйте закручування.
• Розташуйте рукав розгалуження та кліпсу кабелю якомога нижче (≥750 мм вертикальної відстані від втулок).
• Процес на місці: після протягування кабелю через фундамент у камеру, відріжте будь-який пошкоджений кінець кабелю. Перевірте послідовність фаз. Вирівняйте кут входу кабелю, щоб ядра були прямували до втулок. Якщо кут занадто великий, витягніть кабель назад у траншею/ямку, виправте кут, а потім повторно вставте та сильно зафіксуйте. Подвійне фіксація: де можливо, додайте другу точку фіксації (наприклад, фіксаційну балку у ямці кабелю нижче) для додаткового зафіксування зовнішньої оболонки.

2.3.2 Розділення фаз кабелю та підготовка:

1. Забезпечте фіксацію рукава розгалуження кабелю за допомогою кліпси перед обрізанням довжин ядер.
2. Вирівняйте фазу B з втулкою B.
3. Трохи загніть фази A/C наружу біля кореня, а потім вертикально вирівняйте їх з відповідними втулками.
4. Вставте кінцевий болт у втулку, вільно повісьте кінцевик на нього.
5. Обріжте кінці ядер до точної необхідної довжини після перевірки вирівнювання.

• Ключове: Зафіксуйте кабель перед фінальним обрізанням. Якщо цього не зробити, довжини ядер будуть неоднакові → напруження на втулках та поганий контакт.
• Процес очищення/зняття:
• Суворо дотримуйтесь розмірів зняття, наданих виробником T-сполучника.
• Уникайте пошкоджень внутрішніх шарів під час зняття зовнішніх шарів.
• Будь-яких продовжуваних царапин на ізоляції ядер → запобігає внутрішньому розпліскуванню.
• Використовуйте чистючі папір, надані виробником. Уникайте інших розчинників, таких як промисловий спирт.
• Використовуйте поліфторетер-основний смазку (сумісний з силиконовою гумою). Уникайте силиконової смазки → взаємне розчинення → висихання інтерфейсу → ризик розпліскування.

2.3.3 Встановлення конуса напруження:

• Забезпечте, щоб конус напруження відповідав розміру кабелю → правильна інтерференція. Занадто тісний: складне встановлення, ризик розщеплення. Занадто вільний: погане уплотнення, ризик поверхневого розряду.
• Положення строго за інструкціями виробника T-сполучника (положення відносно ізоляції та ядра кабелю впливає на контроль напруження/уплотнення). Мінімальна толерантність.
• Якщо можливо, розташуйте конус напруження на вертикальній частині кабелю → забезпечує найкраще уплотнення.
• Запобігайте пошкодженню поверхонь силиконової гуми гострими предметами.
• Нанесіть рівномірний шар сумісної смазки на поверхні інтерференції.

2.3.4 Забезпечення достатньої площі контакту провідника:
З'єднання провідника всередині ізоляційного рукава невидиме/складне для перевірки. Необхідно забезпечити:

• Поверхня кінцевика паралельна до поверхні провідності втулки → зменшено напруження на втулці.
• Відмінний контакт для запобігання нагрівання.
• Опрессовка: опрессуйте кінцевик до ядра за процедурою. Забезпечте, щоб поверхня кінцевика була паралельною до площини втулки. Після повного закриття опрессовочних матриць, утримуйте тиск на 10-15 секунд. Зачистіть поверхні. Почистіть кінцевик та ізоляцію ядра.
• З'єднання: помістіть кінцевик на болт, вставте T-сполучник у втулку → забезпечте паралельний контакт кінцевика з втулкою перед затягуванням.

2.3.5 Забезпечення надійного заземлення:
Екранировані T-сполучники обов'язково повинні бути правильно заземлені за допомогою спеціальних заземлювальних кілець/провідників, підключених до заземлювальної сітки RMU. Ризики при невдалому заземленні: Накопичення статичного заряду на поверхні → ризик удару струмом.

Поверхневий розряд до близького заземлення → електроерозія матеріалу.

2.4 Вимоги до цивільного фундаменту RMU

• База RMU зазвичай знаходиться на висоті 300-500 мм від рівня ґрунту.
• Глибина ямки для кабелю під базою повинна бути ≥800 мм; прагніть до 1000 мм, якщо це дозволяє місце.
• Мета: забезпечує достатній радіус гнуття для входу кабелю (особливо великі перерізи), що дозволяє практично вертикальний вход → зменшує напруження на кабель та з'єднання.