Analiza uobičajenih problema u 10kV plinsko izoliranim kružnim glavnim jedinicama (RMU)
Uvod:
10kV plinom izolirani RMU-ovi široko se koriste zbog mnogo prednosti, poput potpune zatvorenosti, visokih izolacijskih performansi, nema održavanja, kompaktnog oblika i fleksibilne i praktične instalacije. U ovom trenutku, oni postaju ključni čvor u urbanim distribucijskim mrežama prstenačke struje i igraju značajnu ulogu u sustavu distribucije električne energije. Problemi unutar plinom izoliranih RMU-ova mogu ozbiljno utjecati na cijelu distribucijsku mrežu. Za osiguranje pouzdanosti opskrbe strujom, nužno je ozbiljno riješiti probleme prisutne u 10kV plinom izoliranim RMU-ovima i implementirati odgovarajuće mjere za njihovo rješavanje, time povećavajući pouzdanost opskrbe strujom.
I. Uvod u 10kV plinom izolirane višeodsjekove RMU-ove
Serijski 10kV plinom izolirani RMU-ovi (često nazivaju se: višeodsjekovi RMU-ovi, potpuno izolirane kabinetne jedinice) imaju kompaktnu mehaničku strukturu, malu zapreminu, lagani težinu, mogućnost rada u svim vremenskim uvjetima, odličnu proširivost, lagano i fleksibilno modularno postavljanje, lako održavanje bez demontaže i jednostavno održavanje. Tehnički parametri su razumno podijeljeni temeljem dizajn i funkcionalnih značajki, a može se široko kategorizirati prema veličini u elektro-kabinetne vrste, poput Visokonaponskih neopterećenih prekidača, Prekidačnih jedinica, Jedinki kombinacije prekidača i sigurnosnog prekidača, Kabelskih spojnih jedinki i Visokonaponskih mjernih kabineta.
Termin "višeodsjekovi RMU-ovi" uglavnom se odnosi na njihovu direktnu uporabu štetnih plinskih medija, poput SF₆, kao glavnog električnog izolatora i sredstva kontakta. To im daje značajno bolje električne izolacijske i zaštite performanse u usporedbi s običnim zrakom izoliranim kabelskim kabinetima. Električna razina u potpuno izoliranim kabinetima također je općenito uža, često znatno uža, nego u ekvivalentnim poluizoliranim kabinetima iste naponske klase. Stoga zauzimaju manje prostora. Kućište prekidača i sve žive bakrene spojne dijelove trajno su zapečaćeni unutar nerđajućeg čelikovog oklopa ispunjenog plinom SF₆, održavajući konstantan tlak neovisno o nadmorskoj visini. Također su prikladni za podrumske i druge relativno vlage, hladne okruženja. Uporno zbog tih značajki, plinom izolirani RMU-ovi široko se koriste u vanjskim kabelskim granačnim kutijama i prefabriciranim pretvorima.
II. Uobičajeni problemi u 10kV plinom izoliranim višeodsjekovima RMU-ova
Trenutno, 10kV plinom izolirani RMU-ovi predstavljaju veći udio u urbanim distribucijskim mrežama u usporedbi s drugim vrstama RMU-ova. Regionalno, osim nekoliko ranije instaliranih poluizoliranih kabinetnih jedinki, svi vanjski prekidni uređaji koji su uloženi nakon 2007. godine su plinom izolirani RMU-ovi. Njihova važna uloga je samouzgodna, jer njihov siguran i pouzdan rad direktno utječe na pouzdanost opskrbe strujom korisnicima. Uobičajeni operativni i održavajući problemi s 10kV plinom izoliranim RMU-ovima uključuju probleme s RMU bušnjacima i kabelskim spojevima, utjecaj vlažnih radnih okruženja na RMU-ove i propade SF₆ zraka.
2.1 Problemi s bušnjacima i kabelskim spojevima
Dizajn 10kV višeodsjekovih RMU-ova potječe iz Sjedinjenih Američkih Država i Europe, gdje se uglavnom koriste jednožilni kabeli. Stoga su kabelske komore plinom izoliranih RMU-ova relativno niske. Jednožilni kabeli olakšavaju fiksiranje i instalaciju, a njihovi terminatori dobro se podudaraju s bušnjacima RMU-ova, što osigurava da se ne pojave greške termalnog opterećenja i pruža otpornost na savijanje bušnjaka.
U Kini se široko koriste trožilni kabeli. U usporedbi s jednožilnim kabelima, instalacija trožilnih kabela je značajno složenija. Obično se koriste zaključci ili vijci za fiksiranje spoljnog omota kabela, što čini teško istodobno apsolutno fiksiranje svih tri žile. Zbog općenito kraćeg i debljeg promjera, čak i kada je trožilni kabel sam po sebi dobro spojen i fiksiran, savijajući momenti generirani vlastitim težinom kabela ili bilo kakvim primjenjenim mehaničkim silama direktno se prenose na bušnjake kabela. Analiza nedavnih propada RMU-ova u nekim regijama pokazuje da nisu rijetki propadi uzrokovani lošim spojevima između bušnjaka RMU-ova i kabela.
2.2 Problemi u vlažnim okruženjima
Iako su 10kV plinom izolirani RMU-ovi dizajnirani za rad u svim vremenskim uvjetima, dugotrajno izlaganje vlažnim okruženjima, posebno u obalnim područjima, i dalje može dovesti do korozije tijela kabinetne jedinke i drugih metalnih dijelova. Ako su poklopne ploče na panelu RMU-ova ili točka ulaza u kabelsku jama ne dovoljno čvrsto zapečaćene, vlažnost iz kabelske jame lako može proći kroz poklopac i unutrašnjost RMU-ova. To može dovesti do značajne isparavanja vode formirajući kondenzaciju. Ova kondenzacija je vrlo sklonjena uzrokovati propade u kazalačkim uređajima, naponskim kazalačkim uređajima i unutarnjim operativnim i kontrolnim mehanizmima. Ovi dijelovi i sam panel lako postaju vlažni, rđavi, blokirani ili korozirani. Vlažni zrak može direktno ući u unutrašnjost RMU-ova, uzrokujući hemijsku koroziju i rđavinu tijela kabinetne jedinke i podloga, drastično skraćujući životni vijek RMU-ova [1].
2.3 Propadi zraka
Glavni uzrok kratkospojnih propada SF₆ prekidača zraka jest naglo iscurivanje plina unutar zapečaćene SF₆ rezervoara zraka zbog raznih fizikalnih razloga. To kompromitira integritet i gustoću zapečaćenog SF₆ plina, konačno dovođeći do kratkospojnog propada između pokretne i fiksne kontaktne površine u normalnim radnim uvjetima, što dovodi do nesreće.
Točke iscurivanja su uglavnom na kabelskim terminalima (krajevima kabela unutar rezervoara). To je uglavnom posljedica nestandardizirane instalacije kabela, što dovodi do prekomjernog opterećenja terminala i dojavljivanja pukotina na prijelazu između rezervoara zraka i kabelskog terminala, što dovodi do iscurivanja SF₆ plina. Stoga propadi zraka također odražavaju lošu građevinsku praksu. Drugo, neki RMU-ovi imaju inherente probleme u procesu proizvodnje koje mogu dovesti do nedovoljne zapečaćenosti u određenim područjima, što dovodi do iscurivanja.
2.4 Propadi kabelskih terminala
Trenutno, jedan od najčešćih uzroka propada 10kV plinom izoliranih RMU-ova jest vanjski isparkavanje kabelskih terminala, uzrokovano lošom obradom ili nekvalitetnim materijalima tijekom njihove izrade. To dovodi do propada RMU-ova.
III. Protumjere i preventivne mjere
Navedeni problemi mogu se riješiti i sprečiti sljedećim pristupima:
3.1 Povećanje visine kabelske komore 10kV RMU-ova
Kako bi se riješila problema uže, niske kabelske komore u višeodsjekovima RMU-ova, većina proizvođača bira povećanje visine komore. Kada je europska marka ušla na kineski tržište, prilagodila je mijenjajući raspored terminala sa stepenastog na horizontalni, prema kineskim preferencama, čime je poboljšala iskorištavanje prostora u kabelskoj komori. Tijekom instalacije, unutarnji RMU može se podići koristeći odgovarajuće veličine kutije. Za vanjske kabelske granačne kutije, visina temelja može biti podignuta.
3.2 Korištenje prirodnog zračenja ili instalacija dehumidifikacijskih uređaja
Trenutno, direktan, efektivan i pouzdan način sprečavanja uvođenja štetne vlažnosti jest potpuno zapečaćenje podloge kabelske komore RMU-ova koristeći zapečaćene vatrogasne strukturne materijale. To učinkovito blokira vanjsku vlažni zrak, sprečava uvođenje malih životinja i pomaže u sprečavanju rasta biljaka – dostižući višestruke prednosti. Unutarnji RMU-ovi moraju koristiti posebne dehumidifikacijske uređaje ili automatske sisteme kontrole vlažnosti. Vanjske kabelske granačne kutije mogu imati podignute temelje i odgovarajući broj otvora za ventilaciju/dispersiju topline oko dna kako bi se omogućilo raspršivanje vlažnosti iz kabelske jame/jame. Međutim, otvori ne smiju biti prekomjerno brojni, a moraju se uzeti u obzir mjere za sprečavanje opasnosti malih životinja. Također, ako kabelska granačna kutija sadrži transformator napon (PT) i ventilacija dopušta, može se instalirati mali klima dehumidifikator.
3.3 Jačanje upravljanja operacijama i održavanja
Propadi SF₆ rezervoara mogu dovesti do velikih nesreća. Stoga je od ključne važnosti odabrati uređaje s stabilnom kvalitetom, a upravljanje tijekom građevine mora biti jačano. Relevantni tehnički standardi Kineskog južnog električnog mrežnog sustava eksplicitno zahtijevaju da rezervoari budu izrađeni od nerđajućeg čelika >2mm debljine, sposobni izdržavati normalne i privremene pritiske tijekom korištenja, i opremljeni SF₆ pritiskim kazaljicama i ulaznim otvorima za punjenje. Operateri moraju redovito pratiti pritisak rezervoara tijekom redovnog održavanja. Posebno prije preklapanja operacija, potrebno je potvrditi normalni unutarnji pritisak kako bi se spriječile nesreće zbog iscurivanja. Sva otkrivena iscurivanja moraju se odmah riješiti.
3.4 Osiguravanje stroge kontrole izrade i dnevne upravljanje kabelskih terminala
Da bi se spriječili propadi RMU-ova uzrokovani defektivnim kabelskim terminalima, nužno je pažljivo odabrati kvalitetne kabelske terminalne jedinke koja zadovoljavaju kvalitativne zahtjeve. Instalacijski osoblje mora strogo pridržavati nacionalnim standardima tijekom izrade terminala. Inspektor mora rigorozno provoditi kontrolu kvalitete prihvata kako bi se spriječilo stavljanje u upotrebu nedovoljno kvalitetnih terminala. Nadalje, jedinice za operacije i održavanje moraju pažljivo održavati evidenciju kabelskih terminala i klasificirati/analizirati terminala koji pokazuju potencijalne probleme tijekom redovnog rada. To osigurava pravočasno otkrivanje porodičnih defekata i pomaže u izbjegavanju ponovnog pojavljivanja sličnih kvalitativnih problema i nesreća [2].
IV. Zaključak
Zbog mnogo prednosti, 10kV plinom izolirani RMU-ovi postepeno su postali ključni čvor u prstenačkoj strujnoj opskrbi urbanim distribucijskim mrežama, igrajući vitalnu ulogu u sustavu distribucije električne energije. Ovaj članak ilustrira nekoliko uobičajenih problema u 10kV plinom izoliranim višeodsjekovima RMU-ova i predlaže odgovarajuće rješenja i preventivne mjere. Cilj je smanjiti stopu propada 10kV plinom izoliranih RMU-ova i povećati pouzdanost opskrbe strujom. Nakon mnogo godina evolucije, 10kV plinom izolirani RMU-ovi su sada glavni čvorovi u urbanim prstenačkim distribucijskim mrežama. Njihov siguran i pouzdan rad direktno utječe na pouzdanost opskrbe strujom koju pružaju električne utilities. U stvarnom radu, različiti tipovi propada mogu se dogoditi u 10kV plinom izoliranim RMU-ovima zbog faktora okruženja ili kvalitativnih problema, što dovodi do smanjenja pouzdanosti opskrbe strujom.
