Analisis na Mafiya da Duk da a 10kV Gas-Insulated Ring Main Units (RMUs)
Introduccio:
Ie RMUs insulados con gas de 10kV son ampliamente utilizados debido a sus numerosas ventajas, como estar completamente cerrados, poseer un alto rendimiento de aislamiento, no requerir mantenimiento, tener un tamaño compacto y ofrecer una instalación flexible y conveniente. En esta etapa, han llegado a ser gradualmente un nodo crítico en la red de distribución urbana de alimentación en anillo y juegan un papel significativo en el sistema de distribución de energía. Los problemas dentro de los RMUs insulados con gas pueden afectar severamente toda la red de distribución. Para garantizar la confiabilidad del suministro de energía, es esencial abordar seriamente los problemas presentes en los RMUs insulados con gas de 10kV e implementar medidas apropiadas para su resolución, lo que aumenta la confiabilidad del suministro de energía.
I. Introducción a los RMUs Multi-Compartimento Insulados con Gas de 10kV
La serie de RMUs insulados con gas de 10kV (a menudo llamados: multi-compartimento, gabinetes totalmente aislados) presenta una estructura mecánica compacta, volumen pequeño, peso ligero, capacidad para todo tipo de clima, excelente expansibilidad, instalación modular ligera y flexible, mantenimiento fácil sin desmontaje y cuidado simple. Sus parámetros técnicos están razonablemente divididos según las características de diseño y funcionales, y se pueden categorizar ampliamente por tamaño en tipos de gabinetes eléctricos como Unidades de Conmutación de Alta Tensión Sin Carga, Unidades de Interruptores, Unidades de Combinación de Interruptor de Carga-Fusible, Unidades de Conexión de Cable y Gabinetes de Medición de Alta Tensión.
El término "multi-compartimento RMU" se refiere principalmente a su uso directo de medios gaseosos perjudiciales como SF₆ como principal medio de aislamiento y contacto eléctrico. Esto les confiere un rendimiento de aislamiento y protección eléctrica significativamente superior en comparación con los gabinetes de cable aislados con aire comunes. La separación eléctrica en gabinetes totalmente aislados también es generalmente más estrecha, a menudo mucho más estrecha, que en gabinetes semi-aislados equivalentes a la misma tensión nominal. Por lo tanto, ocupan menos espacio. El alojamiento del interruptor y todos los componentes de conexión de cobre vivos están permanentemente sellados dentro de una carcasa de acero inoxidable llena de gas SF₆, manteniendo una presión constante no afectada por la altitud. También son adecuados para sótanos y otros entornos relativamente húmedos y fríos. Precisamente debido a estas características, los RMUs insulados con gas son ampliamente utilizados en cajas de ramificación de cables exteriores y subestaciones prefabricadas.
II. Problemas Comunes en los RMUs Multi-Compartimento Insulados con Gas de 10kV
Actualmente, los RMUs insulados con gas de 10kV constituyen una proporción más alta en las redes de distribución urbanas que otros tipos de RMUs. Regionalmente, con la excepción de algunos gabinetes semi-aislados instalados temprano, todas las estaciones de conmutación exteriores puestas en servicio después de 2007 son RMUs insulados con gas. Su papel vital es evidente, ya que su operación segura y confiable afecta directamente la confiabilidad del suministro de energía a los usuarios. Los problemas operativos y de mantenimiento comunes encontrados en los RMUs insulados con gas de 10kV incluyen problemas con los terminales de los RMUs y las conexiones de cable, impactos de entornos de operación húmedos en los RMUs y fallas en los tanques de aire SF₆.
2.1 Problemas de Terminales y Conexiones de Cable
El diseño de los RMUs multi-compartimento de 10kV se originó en EE. UU. y Europa, donde se utilizan principalmente cables de un solo núcleo. Como consecuencia, los compartimentos de cable de los RMUs insulados con gas son relativamente bajos. Los cables de un solo núcleo facilitan una fijación e instalación más sencilla, y sus terminaciones se ajustan estrechamente a los terminales de los terminales de los RMUs, asegurando que no ocurran fallos por sobrecarga térmica y proporcionando resistencia a la torsión en los terminales.
En China, se utilizan ampliamente cables de tres núcleos. En comparación con los cables de un solo núcleo, la instalación de cables de tres núcleos es significativamente más compleja. Generalmente, se utilizan abrazaderas o tornillos para asegurar la cubierta externa del cable, lo que dificulta asegurar la fijación absoluta de los tres núcleos. Debido a su diámetro generalmente más corto y grueso, incluso cuando el cable de tres núcleos está conectado y fijado de manera segura, los momentos de torsión generados bajo el propio peso del cable o cualquier fuerza mecánica aplicada se transmiten directamente a los terminales del cable. El análisis de las fallas recientes de RMUs en algunas regiones indica que los fallos causados por conexiones inadecuadas entre los terminales de los RMUs y los cables no son infrecuentes.
2.2 Problemas en Entornos Húmedos
Aunque los RMUs insulados con gas de 10kV están diseñados para operar en todo tipo de clima, la exposición prolongada a entornos húmedos, especialmente en áreas costeras, aún puede llevar a la corrosión del cuerpo del gabinete y otros componentes metálicos. Si las placas de sellado en la tapa del RMU o en el punto de entrada del canal de cable no están bien aseguradas, la humedad del canal de cable puede infiltrarse fácilmente en la tapa y el interior del RMU. Esto puede llevar a la formación de condensación significativa. Esta condensación es muy propensa a causar fallos en indicadores, indicadores de voltaje y mecanismos internos de operación y control. Estos componentes y la propia placa se mojan, oxidan, obstruyen o corroen fácilmente. El aire húmedo puede entrar directamente al interior del RMU, causando corrosión química y oxidación del cuerpo y la base del gabinete, acortando drásticamente la vida útil del RMU [1].
2.3 Fallas en Tanques de Aire
La causa principal de las fallas de cortocircuito en los tanques de aire de interruptores SF₆ es la fuga repentina de gas dentro de la cavidad sellada del tanque SF₆ debido a diversas razones físicas. Esto compromete la integridad y densidad del sello de gas SF₆, resultando finalmente en una falla de cortocircuito entre los contactos móviles y fijos en condiciones normales de operación, lo que lleva a un accidente.
Los puntos de fuga se encuentran principalmente en los terminales de cable (terminales de cable dentro del tanque). Esto se debe principalmente a la instalación no estándar de cables, que causa un estrés excesivo en los terminales y lleva a grietas en la unión entre el tanque de aire y el terminal de cable, resultando en la fuga de gas SF₆. Por lo tanto, las fallas en los tanques de aire también reflejan prácticas de construcción deficientes. En segundo lugar, los problemas inherentes en los procesos de fabricación de algunos RMUs pueden causar un sello inadecuado en ciertas áreas, lo que lleva a fugas.
2.4 Fallos en Terminaciones de Cable
Actualmente, una de las causas más comunes de falla en los RMUs insulados con gas de 10kV es el flashover externo de las terminaciones de cable, causado por una mala mano de obra o materiales de baja calidad durante su fabricación. Esto lleva a la falla del RMU.
III. Medidas Correctivas y Preventivas
Los problemas mencionados anteriormente se pueden abordar y prevenir mediante los siguientes enfoques:
3.1 Aumentar la Altura del Compartimento de Cable de los RMUs de 10kV
Para abordar el problema de los compartimentos de cable angostos y de baja altura en los RMUs multi-compartimento, la mayoría de los fabricantes optan por aumentar la altura del compartimento. Cuando una marca europea entró en el mercado chino, adaptó cambiando la disposición de la caja de terminales de escalonada a horizontal, siguiendo las preferencias chinas, mejorando así el uso del espacio del compartimento de cable. Durante la instalación, el RMU interior se puede elevar utilizando una base de tipo caja de tamaño apropiado. Para las cajas de ramificación de cables exteriores, se puede elevar la altura de la fundación.
3.2 Utilizar Ventilación Natural o Instalar Dispositivos Deshumidificadores
Actualmente, un método directo, efectivo y confiable para prevenir la entrada de humedad dañina es sellar completamente el piso del compartimento de cable del RMU utilizando materiales estructurales ignífugos sellados. Esto bloquea eficazmente el aire húmedo exterior, previene la intrusión de pequeños animales y ayuda a prevenir el crecimiento de vegetación, logrando múltiples beneficios. Los RMUs interiores deben utilizar equipos de deshumidificación dedicados o sistemas de control de humedad automático. Las cajas de ramificación de cables exteriores pueden tener su fundación elevada y se pueden disponer un número adecuado de aberturas de ventilación/dispersión de calor alrededor de la parte inferior para facilitar la dispersión de la humedad desde los canales/pozos de cable. Sin embargo, las aberturas no deben ser excesivas, y se deben considerar medidas para prevenir peligros de pequeños animales. Además, si una caja de ramificación de cable contiene un Transformador de Potencial (PT) y la ventilación lo permite, se puede instalar un pequeño aire acondicionado deshumidificador.
3.3 Fortalecer la Gestión de Operación y Mantenimiento
Las fallas en los tanques de SF₆ pueden causar accidentes graves. Por lo tanto, es crucial seleccionar dispositivos de calidad estable y fortalecer la gestión durante la construcción. Las especificaciones técnicas relevantes de la Red de Energía del Sur de China requieren explícitamente que los tanques de aire estén hechos de acero inoxidable >2mm de espesor, capaces de soportar las presiones normales y transitorias encontradas durante el uso, y equipados con manómetros de presión de SF₆ y puertos de llenado. Los operadores deben monitorear regularmente la presión del tanque durante el mantenimiento rutinario. Especialmente antes de las operaciones de conmutación, confirmar la presión interna normal es vital para evitar accidentes debido a fugas. Cualquier fuga detectada debe ser abordada de inmediato.
3.4 Asegurar un Control Estricto de la Fabricación y la Gestión Diaria de las Terminaciones de Cable
Para prevenir las fallas de RMUs causadas por terminaciones de cable defectuosas, es esencial seleccionar cuidadosamente terminaciones de cable calificadas que cumplan con los requisitos de calidad. El personal de instalación debe adherirse estrictamente a las normas nacionales durante la fabricación de terminaciones. Los inspectores deben hacer cumplir rigurosamente las verificaciones de aceptación de calidad para evitar que terminaciones subestándar entren en servicio. Además, las unidades de operación y mantenimiento deben mantener diligentemente registros de terminaciones de cable y clasificar/analizar las terminaciones que presentan problemas potenciales encontrados durante la operación rutinaria. Esto asegura la identificación oportuna de defectos familiares y ayuda a evitar la recurrencia de problemas de calidad similares y accidentes [2].
IV. Conclusión
Debido a sus numerosas ventajas, los RMUs insulados con gas de 10kV se han convertido gradualmente en un nodo crítico en el suministro de energía en anillo de las redes de distribución urbanas, jugando un papel vital en el sistema de distribución de energía. Este artículo ilustra varios problemas prevalentes en los RMUs multi-compartimento insulados con gas de 10kV y propone soluciones y medidas preventivas correspondientes. El objetivo es reducir la tasa de fallas de los RMUs insulados con gas de 10kV y mejorar la confiabilidad del suministro de energía. Tras evolucionar durante muchos años, los RMUs insulados con gas de 10kV son ahora los nodos principales en las redes de distribución en anillo urbanas. Su operación segura y confiable afecta directamente la confiabilidad del suministro de energía proporcionado por las empresas eléctricas. En la operación real, pueden ocurrir diversos tipos de fallos en los RMUs insulados con gas de 10kV debido a factores ambientales o de calidad, lo que lleva a una disminución en la confiabilidad del suministro de energía.
