Analyse des problèmes courants dans les unités principales à anneau (RMUs) isolées au gaz de 10 kV
Introduction:
Les RMU à isolation gazeuse de 10 kV sont largement utilisés en raison de leurs nombreux avantages, tels que leur conception entièrement fermée, leur performance d'isolation élevée, leur absence de maintenance, leur taille compacte et leur installation flexible et pratique. À ce stade, ils sont progressivement devenus un nœud critique dans l'alimentation en boucle du réseau de distribution urbain et jouent un rôle significatif dans le système de distribution d'énergie. Les problèmes au sein des RMU à isolation gazeuse peuvent avoir un impact sévère sur l'ensemble du réseau de distribution. Pour garantir la fiabilité de l'alimentation en électricité, il est essentiel de traiter sérieusement les problèmes présents dans les RMU à isolation gazeuse de 10 kV et de mettre en œuvre des mesures appropriées pour les résoudre, afin d'améliorer la fiabilité de l'alimentation en électricité.
I. Présentation des RMU à isolation gazeuse multicellules de 10 kV
La série de RMU à isolation gazeuse de 10 kV (souvent appelée : multicellules RMU, armoire entièrement isolée) présente une structure mécanique compacte, un volume réduit, un poids léger, une capacité tout-temps, une excellente extensibilité, une installation modulaire légère et flexible, une maintenance facile sans démontage et un entretien simple. Leurs paramètres techniques sont divisés de manière raisonnable en fonction des caractéristiques de conception et de fonction, et ils peuvent être classés en types d'armoires électriques tels que les unités de commutation haute tension non charge, les unités disjoncteurs, les unités combinées interrupteur-sectionneur-fusible, les unités de connexion de câbles et les armoires de comptage haute tension.
Le terme "RMU multicellules" fait principalement référence à son utilisation directe de gaz nuisibles comme le SF₆ comme principal matériau d'isolation électrique et de contact. Cela leur confère des performances d'isolation électrique et de protection nettement supérieures aux armoires de câbles à isolation d'air ordinaires. L'espace électrique dans les armoires entièrement isolées est également généralement plus étroit, souvent beaucoup plus étroit, que dans les armoires semi-isolées équivalentes au même niveau de tension. Par conséquent, ils occupent moins d'espace. Le boîtier de l'interrupteur et tous les composants de connexion en cuivre sous tension sont scellés de manière permanente dans un boîtier en acier inoxydable rempli de gaz SF₆, maintenu à une pression constante indépendamment de l'altitude. Ils sont également adaptés aux sous-sols et à d'autres environnements relativement humides et froids. C'est précisément en raison de ces caractéristiques que les RMU à isolation gazeuse sont largement utilisés dans les boîtes de branchement de câbles extérieures et les postes de transformation préfabriqués.
II. Problèmes courants dans les RMU à isolation gazeuse multicellules de 10 kV
Actuellement, les RMU à isolation gazeuse de 10 kV constituent une proportion plus importante dans les réseaux de distribution urbains que d'autres types de RMU. Régionalement, à l'exception de quelques armoires semi-isolées installées tôt, toutes les stations de commutation extérieures mises en service après 2007 sont des RMU à isolation gazeuse. Leur rôle crucial est évident, car leur fonctionnement sûr et fiable affecte directement la fiabilité de l'alimentation en électricité des utilisateurs. Les problèmes opérationnels et de maintenance courants rencontrés avec les RMU à isolation gazeuse de 10 kV incluent des problèmes avec les embases des RMU et les connexions de câbles, les impacts des environnements d'exploitation humides sur les RMU, et les pannes des réservoirs d'air SF₆.
2.1 Problèmes d'embases et de connexions de câbles
La conception des RMU multicellules de 10 kV est originaire des États-Unis et de l'Europe, où les câbles mononucléaires sont principalement utilisés. Par conséquent, les compartiments de câbles des RMU à isolation gazeuse sont relativement bas. Les câbles mononucléaires facilitent le fixage et l'installation, et leurs abouts correspondent étroitement aux embases des RMU, assurant qu'aucun défaut de surcharge thermique ne se produise et offrant une résistance au couple de torsion sur les embases.
En Chine, les câbles trinucléaires sont largement utilisés. Comparés aux câbles mononucléaires, l'installation des câbles trinucléaires est significativement plus complexe. Généralement, des serre-câbles ou des boulons sont utilisés pour fixer la gaine extérieure du câble, rendant difficile la fixation absolue de tous les trois noyaux. En raison de leur diamètre généralement plus court et plus épais, même lorsque le câble trinucléaire lui-même est solidement connecté et fixé, les moments de torsion générés par le poids du câble ou toute force mécanique appliquée sont transmis directement aux embases de câbles. L'analyse des pannes récentes de RMU dans certaines régions indique que les pannes causées par des connexions inadéquates entre les embases des RMU et les câbles ne sont pas rares.
2.2 Problèmes dans les environnements humides
Bien que les RMU à isolation gazeuse de 10 kV soient conçus pour une utilisation en toutes conditions, une exposition prolongée à des environnements humides, notamment dans les zones côtières, peut encore entraîner la corrosion du corps de l'armoire et d'autres composants métalliques. Si les plaques de scellement sur le panneau de couverture du RMU ou au point d'entrée du fossé de câbles ne sont pas solidement fixées, l'humidité provenant du fossé de câbles peut facilement s'infiltrer dans le couvercle et l'intérieur du RMU. Cela peut conduire à une évaporation importante formant de la condensation. Cette condensation est très susceptible de causer des pannes dans les indicateurs, les indicateurs de tension et les mécanismes de fonctionnement et de contrôle internes. Ces composants et le panneau lui-même peuvent facilement devenir humides, rouillés, obstrués ou corrodés. L'air humide peut entrer directement dans l'intérieur du RMU, provoquant une corrosion chimique et une rouille du corps de l'armoire et de la plaque de base, raccourcissant considérablement la durée de vie du RMU [1].
2.3 Pannes des réservoirs d'air
La cause principale des pannes de court-circuit des réservoirs d'air des interrupteurs SF₆ est la fuite soudaine de gaz dans la cavité du réservoir SF₆ scellé en raison de diverses raisons physiques. Cela compromet l'intégrité et la densité du joint de gaz SF₆, aboutissant finalement à une panne de court-circuit entre les contacts mobiles et fixes dans des conditions normales de fonctionnement, provoquant un accident.
Les points de fuite sont principalement situés sur les abouts de câbles (extrémités de câbles à l'intérieur du réservoir). Cela est principalement dû à une installation de câbles non standardisée, causant une contrainte excessive sur les abouts et entraînant des fissures à la jonction entre le réservoir d'air et l'about de câble, provoquant une fuite de gaz SF₆. Ainsi, les pannes de réservoir d'air reflètent également une mauvaise pratique de construction. Deuxièmement, des problèmes inhérents au processus de fabrication de certains RMU peuvent entraîner un joint insuffisant dans certaines zones, provoquant des fuites.
2.4 Pannes des abouts de câbles
Actuellement, l'une des causes les plus courantes de panne des RMU à isolation gazeuse de 10 kV est le flashover externe des abouts de câbles, causé par une mauvaise exécution ou des matériaux de qualité inférieure lors de leur fabrication. Cela conduit à la panne du RMU.
III. Mesures correctives et préventives
Les problèmes mentionnés ci-dessus peuvent être abordés et prévenus par les approches suivantes :
3.1 Augmenter la hauteur du compartiment de câbles du RMU de 10 kV
Pour résoudre le problème de compartiments de câbles étroits et de faible hauteur dans les RMU multicellules, la plupart des fabricants optent pour augmenter la hauteur du compartiment. Lorsqu'une marque européenne est entrée sur le marché chinois, elle a adapté la disposition des bornes de terminaison en passant d'un agencement en escalier à un agencement horizontal, selon les préférences chinoises, améliorant ainsi l'utilisation de l'espace du compartiment de câbles. Lors de l'installation, le RMU intérieur peut être surélevé en utilisant une base de type boîte de dimensions appropriées. Pour les boîtes de branchement de câbles extérieures, la hauteur de la fondation peut être augmentée.
3.2 Utiliser la ventilation naturelle ou installer des dispositifs de déshumidification
Actuellement, une méthode directe, efficace et fiable pour prévenir l'ingression d'humidité nocive est de sceller complètement le plancher du compartiment de câbles du RMU en utilisant des matériaux structuraux ignifuges scellés. Cela bloque efficacement l'air humide extérieur, empêche l'intrusion d'animaux petits et aide à prévenir la croissance de végétation - atteignant plusieurs bénéfices. Les RMU intérieurs doivent utiliser des équipements de déshumidification dédiés ou des systèmes de contrôle automatique de l'humidité. Les boîtes de branchement de câbles extérieures peuvent avoir leurs fondations surélevées et un nombre approprié d'ouvertures de ventilation/dissipation de chaleur disposées autour de la base pour faciliter la dispersion de l'humidité provenant des fosses de câbles. Cependant, les ouvertures ne doivent pas être excessives, et des mesures pour prévenir les dangers liés aux animaux petits doivent être prises en compte. De plus, si une boîte de branchement de câbles contient un transformateur de potentiel (PT) et que la ventilation le permet, un petit climatiseur déshumidificateur peut être installé.
3.3 Renforcer la gestion de l'exploitation et de la maintenance
Les pannes de réservoir d'air SF₆ peuvent causer de graves accidents. Par conséquent, il est crucial de choisir des appareils de qualité stable et de renforcer la gestion pendant la construction. Les spécifications techniques pertinentes du Réseau Sud de la Chine exigent explicitement que les réservoirs d'air soient fabriqués en acier inoxydable > 2 mm d'épaisseur, capables de supporter les pressions normales et transitoires rencontrées lors de l'utilisation, et équipés de manomètres SF₆ et de ports de remplissage. Les opérateurs doivent surveiller régulièrement la pression du réservoir lors de la maintenance routinière. En particulier, avant les opérations de commutation, il est essentiel de confirmer que la pression interne est normale pour éviter les accidents dus à des fuites. Toute fuite détectée doit être traitée immédiatement.
3.4 Assurer un contrôle strict de la fabrication et de la gestion quotidienne des abouts de câbles
Pour prévenir les pannes de RMU causées par des abouts de câbles défectueux, il est essentiel de sélectionner soigneusement des abouts de câbles qualifiés répondant aux exigences de qualité. Les personnels d'installation doivent respecter strictement les normes nationales lors de la fabrication des abouts. Les inspecteurs doivent appliquer rigoureusement les contrôles d'acceptation de la qualité pour empêcher la mise en service de abouts de qualité inférieure. De plus, les unités d'exploitation et de maintenance doivent tenir minutieusement les registres des abouts de câbles et catégoriser/analyser les abouts présentant des problèmes potentiels rencontrés lors de l'exploitation routinière. Cela permet d'identifier en temps opportun les défauts de famille et aide à éviter la récurrence de problèmes de qualité similaires et d'accidents [2].
IV. Conclusion
En raison de leurs nombreux avantages, les RMU à isolation gazeuse de 10 kV sont progressivement devenus un nœud critique dans l'alimentation en boucle du réseau de distribution urbain, jouant un rôle vital dans le système de distribution d'énergie. Cet article illustre plusieurs problèmes courants dans les RMU à isolation gazeuse multicellules de 10 kV et propose des solutions et des mesures préventives correspondantes. L'objectif est de réduire le taux de panne des RMU à isolation gazeuse de 10 kV et d'améliorer la fiabilité de l'alimentation en électricité. Ayant évolué sur de nombreuses années, les RMU à isolation gazeuse de 10 kV sont maintenant les nœuds principaux dans les réseaux de distribution en boucle urbaine. Leur fonctionnement sûr et fiable affecte directement la fiabilité de l'alimentation en électricité fournie par les entreprises d'électricité. Dans l'exploitation réelle, divers types de pannes peuvent se produire dans les RMU à isolation gazeuse de 10 kV en raison de facteurs environnementaux ou de problèmes de qualité, entraînant une diminution de la fiabilité de l'alimentation en électricité.
