Pagsusuri ng mga Karaniwang Problema sa 10kV Gas-Insulated Ring Main Units (RMUs)
Introduksyon:
Ang 10kV gas-insulated RMUs ay malawak na ginagamit dahil sa maraming mga benepisyo nito, tulad ng buong sarado, may mataas na kakayahan sa pag-insulate, walang pangangailangan para sa pag-aalamin, kompakto, at madaling i-install. Sa kasalukuyang panahon, ito ay unti-unti nang naging isang mahalagang node sa urban distribution network ring-main power supply at naglalaro ng isang mahalagang papel sa power distribution system. Ang mga problema sa loob ng gas-insulated RMUs ay maaaring magdulot ng malaking epekto sa buong distribution network. Upang matiyak ang reliabilidad ng power supply, kailangan na seryosohin ang mga isyung naroroon sa 10kV gas-insulated RMUs at ipatupad ang angkop na mga hakbang upang mapabilis ang resolusyon, at sa gayon ay mapataas ang reliabilidad ng power supply.
I. Introduksyon sa 10kV Gas-Insulated Multi-Compartment RMUs
Ang serye ng 10kV gas-insulated RMU (madalas tinatawag bilang: multi-compartment RMU, fully insulated cabinet) ay may kompakto na mekanikal na istraktura, maliit na sukat, mababang timbang, all-weather capability, excellent expandability, lightweight at flexible modular installation, madaling i-maintain nang hindi kailangang buksan, at simple na pag-aalamin. Ang kanilang teknikal na parameter ay maayos na hinati batay sa disenyo at functional features, at maaari silang hahatiin sa iba't ibang electrical cabinet types tulad ng High-Voltage Non-Load Switching Units, Circuit Breaker Units, Load Switch-Fuse Combination Units, Cable Connection Units, at High-Voltage Metering Cabinets.
Ang termino "multi-compartment RMU" ay pangunahing tumutukoy sa direkta nitong paggamit ng masama sa kapaligiran na gas media tulad ng SF₆ bilang pangunahing elektrikal na insulating at contact medium. Ito ay nagbibigay sa kanila ng mas mataas na kakayahan sa elektrikal na insulate at protektibong performance kumpara sa ordinaryong air-insulated cable cabinets. Ang electrical clearance sa fully insulated cabinets ay karaniwang mas masikip, madalas mas masikip, kaysa sa equivalent semi-insulated cabinets sa parehong voltage rating. Dahil dito, ito ay okupado ng mas kaunting espasyo. Ang switch housing at lahat ng live copper connection components ay permanenteng sealed sa loob ng stainless-steel shell na puno ng SF₆ gas, na nagsasala ng constant pressure na hindi naapektuhan ng altitude. Sila rin ay angkop para sa basements at iba pang mas mainam na mababang, malamig na environment. Dahil sa mga katangian na ito, ang gas-insulated RMUs ay malawak na ginagamit sa outdoor cable branch boxes at prefabricated substations.
II. Karaniwang Mga Problema sa 10kV Gas-Insulated Multi-Compartment RMUs
Sa kasalukuyan, ang 10kV gas-insulated RMUs ay bumubuo ng mas mataas na bahagi sa urban distribution networks kaysa sa iba pang mga uri ng RMUs. Rehiyon-rehiyon, maliban sa ilang mga maagang na-installed na semi-insulated cabinets, ang lahat ng outdoor switching stations na na-commissioned pagkatapos ng 2007 ay gas-insulated RMUs. Ang kanilang vital na papel ay self-evident, dahil ang kanilang ligtas at reliable na operasyon ay direktang nakakaapekto sa reliabilidad ng power supply sa mga user. Ang mga karaniwang operational at maintenance issues na kinakaharap sa 10kV gas-insulated RMUs ay kasama ang mga problema sa RMU bushings at cable connections, impacts mula sa humid operating environments sa RMU, at SF₆ air tank failures.
2.1 Bushing at Cable Connection Problems
Ang disenyo ng 10kV multi-compartment RMU ay nagsimula sa US at Europa, kung saan ang single-core cables ang pangunahing ginagamit. Dahil dito, ang cable compartments ng gas-insulated RMUs ay relatibong mababa. Ang single-core cables ay nagbibigay ng mas madaling pagsasaayos at pag-install, at ang kanilang terminations ay malapit na sumasabay sa RMU bushing terminals, na nag-uugnay sa walang thermal overload faults at nagbibigay ng resistensya laban sa torsional stress sa bushings.
Sa Tsina, ang three-core cables ang malawak na ginagamit. Kumpara sa single-core cables, ang pag-install ng three-core cables ay mas komplikado. Karaniwan, ang clamps o bolts ang ginagamit para i-secure ang outer cable sheath, na nagiging mahirap na tiyakin ang absolute fixation ng lahat ng tatlong cores. Dahil sa kanilang mas maikli at mas makapal na diameter, kahit na ang three-core cable mismo ay maayos na konektado at fixed, ang torsional moments na gawa sa weight ng cable o anumang mechanical force ay direktang inililipat sa cable bushings. Ang analisis ng kamakailang RMU failures sa ilang rehiyon ay nagpapakita na ang mga problema dahil sa hindi sapat na koneksyon sa pagitan ng RMU bushings at cables ay hindi bihira.
2.2 Problema sa Humid Environments
Bagama't ang 10kV gas-insulated RMUs ay disenyo para sa all-weather operation, ang mahabang pagkakalantad sa humid environments, lalo na sa coastal areas, ay maaari pa ring magresulta sa corrosion ng cabinet body at iba pang metal components. Kung ang sealing plates sa RMU cover panel o sa cable trench entry point ay hindi tiyak na secured, ang moisture mula sa cable trench ay madaling lumusob sa RMU cover at interior. Ito ay maaaring magresulta sa malaking water evaporation na nagsasala ng condensation. Ang kondensasyon na ito ay napakadelikado na maaaring magdulot ng mga problema sa indicators, voltage indicators, at internal operating at control mechanisms. Ang mga component at ang panel mismo ay madaling mabasa, matakpan, o maimbot. Ang moist air ay maaaring direktang pumasok sa RMU interior, na nagdudulot ng chemical corrosion at rusting ng cabinet body at baseplate, na drastikal na nagpapakrat ng service life ng RMU [1].
2.3 Air Tank Failures
Ang pangunahing sanhi ng SF₆ switch air tank short-circuit failures ay ang biglaang pag-leakage ng gas sa loob ng sealed SF₆ tank cavity dahil sa iba't ibang pisikal na dahilan. Ito ay nakakompromiso sa integrity at density ng SF₆ gas seal, na sa huli ay nagresulta sa short-circuit failure sa pagitan ng moving at fixed contacts sa normal operating conditions, na nagdudulot ng aksidente.
Ang leakage points ay karaniwang natatagpuan sa cable terminals (cable ends inside the tank). Ito ay pangunahing dahil sa non-standardized cable installation, na nagiging sanhi ng excessive stress sa terminals at nagreresulta sa cracks sa junction sa pagitan ng air tank at cable terminal, na nagdudulot ng SF₆ gas leakage. Kaya, ang air tank failures ay nagpapakita rin ng mahinang construction practices. Pangalawa, ang inherent manufacturing process issues sa ilang RMUs ay maaaring magresulta sa hindi sapat na sealing sa ilang lugar, na nagdudulot ng leakage.
2.4 Cable Termination Faults
Sa kasalukuyan, isa sa pinaka-karaniwang sanhi ng failure sa 10kV gas-insulated RMUs ay ang external flashover ng cable terminations, na dulot ng mahinang workmanship o substandard materials sa paggawa nito. Ito ay nagdudulot ng RMU failure.
III. Countermeasures at Preventive Measures
Ang mga nabanggit na problema ay maaaring matugunan at maiwasan sa pamamagitan ng mga sumusunod na paraan:
3.1 Pataasin ang Height ng 10kV RMU Cable Compartment
Upang tugunan ang problema ng maliit at mababang cable compartments sa multi-compartment RMUs, ang karamihan sa mga manufacturer ay nagpapasya na pataasin ang compartment height. Kapag ang isang European brand ay pumasok sa Chinese market, ito ay nag-adapt sa pamamagitan ng pagbabago ng layout ng terminal block mula stepped to horizontal, sumunod sa preference ng Chinese, na nagpapabuti ng paggamit ng espasyo sa cable compartment. Sa oras ng pag-install, ang indoor RMU ay maaaring itaas gamit ang appropriate na box-type base. Para sa outdoor cable branch boxes, ang foundation height ay maaaring itaas.
3.2 Gumamit ng Natural Ventilation o Install Dehumidification Devices
Sa kasalukuyan, ang direktang, epektibong, at reliable na paraan upang maiwasan ang pagpasok ng masama na moisture ay ang buong pagseal ng RMU cable compartment floor gamit ang sealed fireproof structural materials. Ito ay epektibong nagbabaril ng outdoor humid air, nagpipigil ng pagsisipsip ng small animals, at tumutulong sa pag-iwas sa paglago ng vegetation – na nagbibigay ng multiple benefits. Ang indoor RMUs ay kailangan gumamit ng dedicated dehumidification equipment o automatic humidity control systems. Ang outdoor cable branch boxes ay maaaring itaas ang kanilang foundation at magkaroon ng angkop na bilang ng ventilation/heat dissipation openings sa paligid ng ilalim upang matulungan ang pagdisperse ng moisture mula sa cable trenches/pits. Gayunpaman, ang mga openings ay hindi dapat masyadong marami, at kailangan din ang mga hakbang upang pigilan ang mga panganib ng small animals. Bukod dito, kung ang isang cable branch box ay may Potential Transformer (PT) at ang ventilation ay pinahihintulutan, maaaring i-install ang isang maliit na air conditioning dehumidifier.
3.3 Palakasin ang Operation at Maintenance Management
Ang SF₆ tank failures ay maaaring magdulot ng malaking aksidente. Kaya, mahalagang piliin ang mga device na may stable quality, at palakasin ang management sa oras ng construction. Ang relevant technical specifications mula sa China Southern Power Grid ay eksplisitong nangangailangan na ang air tanks ay gawa ng stainless steel >2mm thick, na may kakayanan na tanggapin ang normal at transient pressures na nakakaranas sa oras ng paggamit, at equipped with SF₆ pressure gauges at filling ports. Ang mga operator ay kailangan regular na bantayan ang tank pressure sa oras ng routine maintenance. Lalo na bago ang switching operations, ang pag-verify ng normal na internal pressure ay mahalaga upang iwasan ang aksidente dahil sa leakage. Ang anumang natuklasang leaks ay kailangan agad na i-address.
3.4 Tiyakin ang Strict Control ng Cable Termination Fabrication at Daily Management
Upang maiwasan ang RMU failures dahil sa defective cable terminations, mahalagang mapili ang qualified cable terminations na sumasabay sa quality requirements. Ang installation personnel ay kailangan tiyakin na sumunod sa national standards sa oras ng fabrication ng terminations. Ang mga inspector ay kailangan masigasig na ipatupad ang quality acceptance checks upang iwasan ang paggamit ng substandard terminations. Bukod dito, ang operation at maintenance units ay kailangan masigasig na panatilihin ang mga record ng cable termination at icategorize/analyze ang mga terminations na may potential problems na natuklasan sa oras ng routine operation. Ito ay nagbibigay ng timely identification ng family defects at tumutulong sa pag-iwas sa recurrence ng similar na quality issues at aksidente [2].
IV. Conclusion
Dahil sa maraming mga benepisyo nito, ang 10kV gas-insulated RMUs ay unti-unti nang naging isang mahalagang node sa ring-main power supply ng urban distribution networks, na naglalaro ng isang vital na papel sa power distribution system. Ang artikulong ito ay nagpapakita ng ilang mga prevalent na problema sa 10kV gas-insulated multi-compartment RMUs at nagpopropona ng mga corresponding solutions at preventive measures. Ang layunin ay upang bawasan ang failure rate ng 10kV gas-insulated RMUs at mapataas ang reliabilidad ng power supply. Matapos ang maraming taon ng pag-unlad, ang 10kV gas-insulated RMUs ay ngayon ang primary nodes sa urban ring-main distribution networks. Ang kanilang ligtas at reliable na operasyon ay direktang nakakaapekto sa reliabilidad ng power supply na ibinibigay ng electric utilities. Sa aktwal na operasyon, maaaring mangyari ang iba't ibang uri ng fault sa 10kV gas-insulated RMUs dahil sa environmental factors o quality issues, na nagdudulot ng pagbaba ng reliabilidad ng power supply.
