Анализ на често срещани проблеми в 10кВ газово изолирани кръгови разпределителни устройства (RMUs)

Въведение:​​
Газоизолираните RMU с напрежение 10кВ са широко използвани поради многобройните си предимства, като пълна обвивка, високо изолиращо качество, неизискване на поддръжка, компактен размер и гъвкаво и удобно инсталиране. В момента те постепенно са станали ключов узел в градската разпределителна мрежа за кръгово опитуване и играят значителна роля в системата за разпределение на електроенергията. Проблемите в газоизолираните RMU могат сериозно да засегнат цялата разпределителна мрежа. За да се гарантира надеждността на доставката на електроенергия, е необходимо сериозно да се спрат проблемите, налични в газоизолираните RMU с напрежение 10кВ, и да се предприемат подходящи мерки за тяхното решение, което ще подобри надеждността на доставката на електроенергия.

​I. Въведение към газоизолираните RMU с напрежение 10кВ с много отделения​
Сериите от газоизолирани RMU с напрежение 10кВ (често наричани: RMU с много отделения, пълно изолиращо шкафче) имат компактна механична структура, малък обем, леко тегло, способност за работа при всички атмосферни условия, отлична разширяемост, лека и гъвкава модулна инсталация, лесна поддръжка без демонтиране и проста грижа. Техническите параметри са разумно разделени въз основа на конструктивните и функционални характеристики и могат да бъдат широко класифицирани по размер на типове електрически шкафчета, като Високонапреговано шкафче без нагрузочен ключ, Шкафче с прекъсвател, Шкафче с комбинация от ключ за нагрузка и предпазен пръстен, Шкафче за свързване на кабели и Високонапреговано метрично шкафче.

Терминът "RMU с много отделения" в основния си смисъл се отнася до директното използване на вредни газови медии като SF₆ като основен електрически изолатор и контактна среда. Това им дава значително по-добро електрическо изолиращо и защитно качество в сравнение с обикновените кабелни шкафчета с въздушна изолация. Електрическата разстояние в пълно изолиращо шкафче е обикновено по-тясно, често много по-тясно, от това в еквивалентните полуизолиращи шкафчета при същото напрежение. Следователно те заемат по-малко пространство. Ключовата обвивка и всички живи медни свързващи компоненти са постоянно запечатани в неръждаема стомана, напълнена с газ SF₆, поддържаща постоянен налягане, независимо от височината. Те са подходящи и за подземни помещения и други относително влажни и студени околни среди. Именно поради тези характеристики газоизолираните RMU са широко използвани в открити кабелни разклонителни шкафчета и предварително изработени подстанции.

​II. Общи проблеми в газоизолираните RMU с напрежение 10кВ с много отделения​
В момента газоизолираните RMU с напрежение 10кВ представляват по-голяма част от градската разпределителна мрежа в сравнение с други видове RMU. Регионално, с изключение на няколко рано инсталирани полуизолиращи шкафчета, всички открити ключови станции, въведени в експлоатация след 2007 година, са газоизолирани RMU. Их важна роля е очевидна, тъй като безопасната и надеждна работа директно влияе на надеждността на доставката на електроенергия на потребителите. Чести проблеми, срещани при операцията и поддръжката на газоизолираните RMU с напрежение 10кВ, включват проблеми с вътрешните възли и свързването на кабели, влияние на влажната работна среда върху RMU и откази на резервоарите с въздух SF₆.

​2.1 Проблеми с вътрешните възли и свързването на кабели​
Дизайнът на RMU с много отделения с напрежение 10кВ произхожда от САЩ и Европа, където се използват главно единични кабели. Следователно, отделенията за кабели в газоизолираните RMU са относително ниски. Единичните кабели позволяват по-лесно фиксиране и инсталиране, а техните крайни точки са в тясно съответствие с вътрешните възли на RMU, осигурявайки, че няма да възникнат дефекти от термичен перегрев и съпротивление на въртящ момент върху вътрешните възли.

В Китай се използват широко трижилни кабели. В сравнение с единичните кабели, инсталирането на трижилни кабели е значително по-сложено. Обикновено се използват халки или болтове за закрепване на външната обвивка на кабела, което прави трудно да се гарантира абсолютното фиксиране на всички три жила. Дори когато самият трижилен кабел е сигурно свързан и закрепен, въртящите моменти, генериращи се от собственото тегло на кабела или приложени механични сили, се предават директно на вътрешните възли на кабела. Анализ на последните откази на RMU в някои региони показва, че дефекти, причинени от недостатъчно свързване между вътрешните възли на RMU и кабели, не са рядки.

​2.2 Проблеми във влажни условия​
Макар газоизолираните RMU с напрежение 10кВ да са проектирани за работа при всички атмосферни условия, продължителното излагане на влажни условия, особено в крайбрежни райони, все още може да доведе до корозия на корпуса на шкафчето и други метални части. Ако герметизиращите плочи на покрива на RMU или точката на входа на кабелния канал не са плътно затворени, влага от кабелния канал лесно може да проникне в покрива и вътрешността на RMU. Това може да доведе до значително изпаряване на вода, формиращо кондензация. Тази кондензация е високо склонна да причини дефекти в указателите, показателите на напрежение и вътрешните механизми за управление и контрол. Тези компоненти и самата панел лесно могат да се намокрят, заръжат, блокират или корозират. Влажен въздух може директно да влезе във вътрешността на RMU, причинявайки химическа корозия и заръждане на корпуса и основата, което драстично намалява срокът на служба на RMU [1].

​2.3 Откази на резервоарите с въздух​
Основната причина за късо замыкания в резервоарите с въздух SF₆ е внезапната утечка на газ в запечатаната каверна на резервоара SF₆ поради различни физически причини. Това компрометира целостта и плътността на запечатването на газ SF₆, което в крайна сметка води до късо замыкание между движещия и неподвижния контакт при нормални условия на работа, водейки до авария.

Утечките най-често се откриват на кабелните вътрешни възли (вътрешните възли на кабела в резервоара). Това е главно поради нестандартизирано инсталиране на кабели, което причинява прекомерно напрежение върху вътрешните възли и води до тръщене на съединението между резервоара и вътрешния възел на кабела, което води до утечка на газ SF₆. Следователно, отказите на резервоарите също отразяват лоши строителни практики. По втори ред, вътрешни производствени проблеми в някои RMU могат да доведат до недостатъчно запечатване в определени области, водейки до утечки.

​2.4 Дефекти на кабелните вътрешни възли​
В момента една от най-общи причини за отказ на газоизолираните RMU с напрежение 10кВ е външното пробиване на кабелните вътрешни възли, причинено от лошо изпълнение или ниско качество на материали при тяхното изграждане. Това води до отказ на RMU.

​III. Мерки и предпазни действия​
Посочените проблеми могат да бъдат решени и предотвратени чрез следните подходи:

​3.1 Увеличаване на височината на отделението за кабели на RMU с напрежение 10кВ​
За справяне с проблема на тесните и ниски отделения за кабели в RMU с много отделения, повечето производители избират да увеличат височината на отделението. Когато европейски бренд влезе на китайския пазар, той се адаптира, като промени разположението на терминалната плочка от стъпково на хоризонтално, според китайските предпочитания, което подобри използването на пространството в отделението за кабели. При инсталирането, вътрешното RMU може да бъде издигнато с помощта на подходящо размерено основно шкафче. За открити кабелни разклонителни шкафчета, основата може да бъде издигната.

​3.2 Използване на естествено проветривание или инсталиране на устройство за изсушаване​
В момента пряк, ефективен и надежден метод за предотвратяване на влизането на вредна влага е пълното запечатване на пода на отделението за кабели на RMU с помощта на герметизиращи противопожарни конструктивни материали. Това ефективно блокира влажния въздух отвън, предотвратява проникването на малки животни и помага за предотвратяване на растеж на растителност - достигайки множество ползи. Вътрешните RMU трябва да използват специализирани устройства за изсушаване или автоматични системи за контрол на влажността. Откритите кабелни разклонителни шкафчета могат да имат издигнати основи и подходящ брой отвори за проветривание/разпространение на топлина около долната част, за да се помогне за разпространението на влага от кабелните канали/ями. Но отворите не трябва да са прекомерни и трябва да се вземат под внимание мерки за предотвратяване на опасности от малки животни. Освен това, ако кабелното разклонително шкафче съдържа преобразувател на потенциала (PT) и възможност за проветриване, може да бъде инсталиран малък климатизатор за изсушаване.

​3.3 Подсилване на управлението и поддръжката​
Отказите на резервоарите с въздух SF₆ могат да причинят големи аварии. Следователно е важно да се изберат устройства със стабилно качество и да се подсилва управлението по време на строителството. Съответните технически спецификации на Южната китайска електросеть явно изискват резервоарите да бъдат направени от неръждаема стомана >2 мм дебела, способна да посрещне нормалното и преходното налягане, което се среща по време на използването, и да бъдат оборудвани с манометри за налягане на SF₆ и места за зареждане. Операторите трябва редовно да наблюдават налягането в резервоара по време на стандартната поддръжка. Особено преди операции за превключване, е важно да се потвърди нормалното вътрешно налягане, за да се избегнат аварии поради утечка. Всички открити утечки трябва да бъдат отстранени незабавно.

​3.4 Обеспечаване на стриктен контрол върху изграждането и текущото управление на кабелните вътрешни възли​
За предотвратяване на откази на RMU, причинени от дефектни кабелни вътрешни възли, е важно внимателно да се избират квалифицирани кабелни вътрешни възли, отговарящи на качествените изисквания. Инсталаторите трябва стриктно да спазват националните стандарти при изграждането на вътрешните възли. Инспекторите трябва стриктно да прилагат проверки на качеството, за да се предотврати въвеждането в употреба на недостатъчни вътрешни възли. Освен това, операторските и поддръжката единици трябва редовно да поддържат записки за кабелните вътрешни възли и да класифицират/анализират вътрешните възли, които показват потенциални проблеми, открити по време на стандартната операция. Това гарантира своевременно откриване на семейни дефекти и помага да се избегнат повторни случаи на подобни качествени проблеми и аварии [2].

​IV. Заключение​
Благодарение на множеството си предимства, газоизолираните RMU с напрежение 10кВ постепенно са станали ключов узел в кръговата система за доставка на електроенергия в градската разпределителна мрежа, играейки важна роля в системата за разпределение на електроенергия. Тази статия илюстрира няколко общо срещани проблема в газоизолираните RMU с напрежение 10кВ с много отделения и предлага съответни решения и предпазни мерки. Целта е да се намали процентът на откази на газоизолираните RMU с напрежение 10кВ и да се подобри надеждността на доставката на електроенергия. След много години развитие, газоизолираните RMU с напрежение 10кВ са станали основни узли в градската кръгова система за разпределение. Тяхната безопасна и надеждна работа директно влияе на надеждността на доставката на електроенергия, предоставяна от електроенергийните компании. В реалната операция, различни типове дефекти могат да възникнат в газоизолираните RMU с напрежение 10кВ поради фактори на околната среда или качествени проблеми, водейки до намаление на надеждността на доставката на електроенергия.