10kVガス絶縁リングメインユニット（RMU）における一般的な問題の分析
導入：
10kVガス絶縁RMUは、完全に密閉され、高い絶縁性能を持ち、メンテナンス不要、コンパクトなサイズ、柔軟で便利な設置などの多くの利点があるため、広く使用されています。現在、都市の配電ネットワークのリングメイン電源供給において重要なノードとなり、配電システムにおいて重要な役割を果たしています。ガス絶縁RMU内での問題は、全体の配電ネットワークに深刻な影響を与える可能性があります。電力供給の信頼性を確保するためには、10kVガス絶縁RMU内の問題に対処し、適切な解決策を実施して電力供給の信頼性を高めることが必要です。
I. 10kVガス絶縁多室RMUの紹介
10kVガス絶縁RMUシリーズ（しばしば多室RMUまたは完全絶縁キャビネットと呼ばれる）は、コンパクトな機械構造、小容量、軽量、全天候型、優れた拡張性、軽量で柔軟なモジュール式設置、分解なしで簡単なメンテナンス、そして簡単な保守が特徴です。技術的なパラメータは設計および機能特性に基づいて合理的に分類され、高圧非負荷開閉ユニット、遮断器ユニット、ロードスイッチ-ヒューズ組み合わせユニット、ケーブル接続ユニット、高圧計測キャビネットなどの電気キャビネットタイプに大別することができます。
「多室RMU」という用語は、主にSF₆などの有害ガス媒体を主な電気絶縁および接触媒体として直接使用することを指します。これにより、一般的な空気絶縁ケーブルキャビネットよりも大幅に優れた電気絶縁および保護性能が得られます。完全絶縁キャビネットの電気クリアランスは通常、同じ電圧等級の半絶縁キャビネットよりも狭く、そのため占有スペースも少なくなります。スイッチハウジングとすべての生きた銅接続部品は、SF₆ガスで満たされたステンレス鋼製のシェル内に永久的に密封され、高度によって影響を受けない一定の圧力を維持します。また、地下室や他の比較的湿気や寒さのある環境にも適しています。これらの特性のおかげで、ガス絶縁RMUは屋外ケーブル分岐ボックスやプレハブ変電所で広く使用されています。
II. 10kVガス絶縁多室RMUの一般的な問題
現在、10kVガス絶縁RMUは、都市の配電ネットワークにおいて他の種類のRMUよりも高い割合を占めています。地域的には、一部の早期に設置された半絶縁キャビネットを除き、2007年以降に運転開始されたすべての屋外開閉所はガス絶縁RMUです。その重要な役割は明らかであり、安全かつ信頼性の高い運用は、ユーザーへの電力供給の信頼性に直接影響します。10kVガス絶縁RMUで一般的に遭遇する運用および保守上の問題には、RMUのブッシングとケーブル接続の問題、湿度の高い運用環境によるRMUへの影響、SF₆エアタンクの故障があります。
2.1 ブッシングとケーブル接続の問題
10kV多室RMUの設計は米国とヨーロッパで始まり、主に単芯ケーブルが使用されます。そのため、ガス絶縁RMUのケーブル室は比較的低くなっています。単芯ケーブルは固定と設置が容易で、その端子はRMUのブッシング端子に密接に一致し、熱過負荷障害が発生しないようにし、ブッシングに対するねじり応力を提供します。
中国では、三芯ケーブルが広く使用されています。単芯ケーブルと比較して、三芯ケーブルの設置は大幅に複雑になります。通常、クランプやボルトを使用して外部ケーブルシースを固定しますが、すべての3つのコアを同時に完全に固定することは困難です。三芯ケーブルは通常、短くて太いため、三芯ケーブル自体がしっかりと接続および固定されている場合でも、ケーブル自体の重量や任意の機械的な力によって生成されるねじりモーメントが直接ケーブルブッシングに伝わります。最近のいくつかの地域でのRMUの故障分析では、RMUのブッシングとケーブル間の不十分な接続によって引き起こされる故障が珍しくないことが示されています。
2.2 湿度の高い環境での問題
10kVガス絶縁RMUは全天候型設計ですが、特に沿岸地域で長期間湿度の高い環境にさらされると、キャビネット本体や他の金属部品の腐食につながることがあります。RMUカバーのパネルやケーブルトレンチ入口のシール板がしっかりと固定されていない場合、ケーブルトレンチからの湿気がRMUカバーや内部に侵入しやすくなります。これにより、大量の水分蒸発が凝結水となって発生しやすく、これがインジケータ、電圧インジケータ、内部動作制御機構などで障害を引き起こしやすいです。これらの部品とパネル自体は、湿気、錆、詰まり、腐食に非常に脆弱です。湿った空気は直接RMU内部に入り込み、キャビネット本体とベースプレートの化学的腐食と錆びを引き起こし、RMUの寿命を大幅に短縮します[1]。
2.3 エアタンクの故障
SF₆スイッチエアタンクのショート回路故障の主な原因は、様々な物理的理由により密閉されたSF₆タンク内腔からのガスの突然の漏洩です。これは、SF₆ガスの密封性と密度を損なう結果となり、正常動作条件下で可動接点と固定接点間にショート回路故障を引き起こし、事故につながります。
漏れの大部分はケーブル端子（タンク内のケーブル端）で見られます。これは主に、標準化されていないケーブル設置により、端子に過度のストレスがかかり、タンクとケーブル端子の接合部に亀裂が生じてSF₆ガスが漏れるためです。したがって、エアタンクの故障は不良な施工方法を反映しています。次に、一部のRMUでは、製造プロセスの問題により特定の部分で密封が不十分になり、漏れを引き起こすことがあります。
2.4 ケーブル終端の故障
現在、10kVガス絶縁RMUで最も一般的な故障原因の一つは、製作時の粗悪な作業または劣質な材料によって引き起こされるケーブル終端の外部フラッシュオーバーです。これによりRMUの故障が引き起こされます。
III. 対策と予防措置
上記の問題は、以下のアプローチを通じて対処および予防できます。
3.1 10kV RMUのケーブル室の高さを増加させる
多室RMUの狭い低高さのケーブル室の問題に対処するために、ほとんどのメーカーは室の高さを増加させることを選択しています。あるヨーロッパブランドが中国市場に進出した際、中国の好みに合わせて端子ブロックのレイアウトを段階的から水平に変更し、ケーブル室のスペース利用率を改善しました。設置時には、室内RMUを適切なサイズの箱型ベースを使用して高さを上げることができます。屋外ケーブル分岐ボックスの場合、基礎の高さを上げることができます。
3.2 自然通風または除湿装置の設置
現在、有害な湿気の侵入を防止する直接的で効果的かつ信頼性の高い方法は、RMUケーブル室の床を密閉された防火構造材料で完全に密封することです。これにより、屋外の湿気を効果的に遮断し、小動物の侵入を防ぎ、植物の生育を防ぐことができます。室内RMUでは、専用の除湿装置または自動湿度制御システムを使用する必要があります。屋外ケーブル分岐ボックスでは、基礎の高さを上げ、底部周囲に適切な数の通気/放熱口を配置することで、ケーブルトレンチ/ピットからの湿気の分散を促進できます。ただし、開口部は過剰にならないようにし、小動物の危険を防ぐための措置を考慮する必要があります。さらに、ケーブル分岐ボックス内に電圧変換器（PT）があり、通気が許容される場合は、小さな空調除湿器を設置することも可能です。
3.3 運用および保守管理の強化
SF₆タンクの故障は重大な事故を引き起こす可能性があります。したがって、安定した品質のデバイスを選択することが重要であり、建設中の管理を強化する必要があります。中国南方電力網の関連技術仕様では、エアタンクは2mm以上の厚さのステンレス鋼で作られ、使用中に遭遇する通常および一時的な圧力に耐えられるもので、SF₆圧力計と充填ポートを備えていることが明確に要求されています。操作者は定期的な保守時にタンクの圧力を定期的に監視する必要があります。特に切り替え操作前に、内部圧力が正常であることを確認して、漏洩による事故を避けることが重要です。検出された漏れは迅速に対処する必要があります。
3.4 ケーブル終端の製作と日常管理の厳格な管理
欠陥のあるケーブル終端によって引き起こされるRMUの故障を防ぐためには、品質要件を満たす合格したケーブル終端を選択することが重要です。設置担当者は、国家基準に厳格に従って終端の製作を行う必要があります。検査員は、品質受け入れチェックを厳格に実施して、不合格の終端が稼働に投入されることを防ぐ必要があります。さらに、運用および保守部門は、日常的な運用中に遭遇する潜在的な問題を持つ終端の記録を勤勉に維持し、分類および分析を行う必要があります。これにより、ファミリーディフェクトをタイムリーに識別し、同様の品質問題や事故の再発を防ぐことができます[2]。
IV. 結論
多くの利点のおかげで、10kVガス絶縁RMUは都市の配電ネットワークのリングメイン電源供給における重要なノードとなり、配電システムにおいて重要な役割を果たしています。この記事では、10kVガス絶縁多室RMUで一般的に見られるいくつかの問題と、それらに対する対応策および予防措置について説明しました。目標は、10kVガス絶縁RMUの故障率を減らし、電力供給の信頼性を高めることです。長年にわたって進化してきた10kVガス絶縁RMUは、現在、都市のリングメイン配電ネットワークの主要なノードとなっています。その安全かつ信頼性の高い運用は、電力会社が提供する電力供給の信頼性に直接影響します。実際の運用では、環境要因や品質問題により、10kVガス絶縁RMUで様々な障害が発生し、電力供給の信頼性が低下することがあります。
