Analyse van Algemene Problemen in 10kV Gasgeïsoleerde Ringhoofdinstallaties (RMUs)
Inleiding:
10kV gasgeïsoleerde RMU's worden breed toegepast vanwege hun vele voordelen, zoals volledige afsluiting, hoge isolatieprestaties, geen onderhoud nodig, compacte grootte en flexibele en gemakkelijke installatie. Op dit moment zijn ze geleidelijk een cruciaal knooppunt geworden in de stedelijke distributienetringvoorziening en spelen ze een belangrijke rol in het elektriciteitsdistributiesysteem. Problemen binnen gasgeïsoleerde RMU's kunnen de hele distributienetwerken ernstig beïnvloeden. Om de betrouwbaarheid van de elektriciteitsvoorziening te waarborgen, is het essentieel om de problemen in 10kV gasgeïsoleerde RMU's serieus aan te pakken en passende maatregelen te nemen voor oplossing, waardoor de betrouwbaarheid van de elektriciteitsvoorziening wordt verhoogd.
I. Inleiding tot 10kV Gasgeïsoleerde Meerkamer RMU's
De 10kV gasgeïsoleerde RMU-reeks (vaak genoemd: meerkamer RMU, volledig geïsoleerde kast) heeft een compacte mechanische structuur, kleine volume, lichtgewicht, all-weather-capaciteit, uitstekende uitbreidbaarheid, lichte en flexibele modulaire installatie, eenvoudig onderhoud zonder demontage en eenvoudige onderhoudsbehoefte. Hun technische parameters zijn redelijk verdeeld op basis van ontwerp- en functionele kenmerken, en ze kunnen in grote lijnen worden ingedeeld naar grootte in elektrische kasttypen zoals Hoogspanningsniet-ladingoverschakelingsunits, Schakelaarunits, Ladingsschakelaar-Fuse Combinatie Units, Kabelverbinding Units en Hoogspanningsmetingkasten.
De term "meerkamer RMU" verwijst voornamelijk naar het directe gebruik van schadelijke gassen zoals SF₆ als hoofdelektrisch isolatiemiddel en contactmedium. Dit geeft ze significant superieure elektrische isolatie- en beschermingsprestaties vergeleken met normale luchtgeïsoleerde kabelkasten. De elektrische afstand in volledig geïsoleerde kasten is ook over het algemeen smaller, vaak veel smaller, dan in vergelijkbare semi-geïsoleerde kasten bij dezelfde spanning. Daardoor nemen ze minder ruimte in beslag. De schakelhuizen en alle levende koperen verbindingonderdelen zijn permanent verzegeld in een roestvrijstalen behuizing gevuld met SF₆-gas, wat een constante druk handhaaft onafhankelijk van de hoogte. Ze zijn ook geschikt voor kelders en andere relatief vochtige, koude omgevingen. Precies vanwege deze kenmerken worden gasgeïsoleerde RMU's wijdverspreid gebruikt in buitenkabelverdelingskasten en prefab-transformatorstations.
II. Algemene Problemen in 10kV Gasgeïsoleerde Meerkamer RMU's
Momenteel vormen 10kV gasgeïsoleerde RMU's een hoger percentage in stedelijke distributienetten dan andere types RMU's. Regionaal, met uitzondering van enkele vroeg geïnstalleerde semi-geïsoleerde kasten, zijn alle buitenste schakelstations die na 2007 in dienst werden gesteld, gasgeïsoleerde RMU's. Hun vitale rol is evident, aangezien hun veilige en betrouwbare werking direct de betrouwbaarheid van de elektriciteitsvoorziening aan gebruikers beïnvloedt. Algemene operationele en onderhoudsproblemen die optreden bij 10kV gasgeïsoleerde RMU's omvatten problemen met RMU-bushingen en kabelverbindingen, invloeden van vochtige werkomstandigheden op de RMU, en SF₆-luchtreservoirfouten.
2.1 Bushing en Kabelverbinding Problemen
Het ontwerp van 10kV meerkamer RMU's is oorspronkelijk ontstaan in de VS en Europa, waar voornamelijk enkelkernkabels worden gebruikt. Daarom zijn de kabelcompartimenten van gasgeïsoleerde RMU's relatief laag. Enkelkernkabels maken het gemakkelijker om te fixeren en te installeren, en hun terminaties passen nauw aan op de RMU-bushingterminaties, waardoor er geen thermische overbelasting fouten optreden en torsiestress op de bushings wordt weerstaan.
In China worden drie-kernkabels wijdverspreid gebruikt. In vergelijking met enkelkernkabels is het installeren van drie-kernkabels aanzienlijk complexer. Over het algemeen worden klampen of bouten gebruikt om de buitenste kabelmantel vast te zetten, waardoor het moeilijk is om de absolute fixatie van alle drie de kerns tegelijkertijd te garanderen. Vanwege hun over het algemeen kortere lengte en dickere diameter, zelfs wanneer de drie-kernkabel zelf stevig is verbonden en vastgezet, worden de torsiemomenten die door het eigen gewicht van de kabel of elke toegepaste mechanische kracht worden gegenereerd, direct overgebracht naar de kabelbushings. Analyse van recente RMU-fouten in sommige regio's wijst uit dat fouten veroorzaakt door onvoldoende verbindingen tussen RMU-bushings en kabels niet ongebruikelijk zijn.
2.2 Problemen in Vochtige Omgevingen
Hoewel 10kV gasgeïsoleerde RMU's zijn ontworpen voor all-weather-operatie, kan langdurige blootstelling aan vochtige omgevingen, vooral in kustgebieden, nog steeds leiden tot corrosie van de kastlichamen en andere metalen componenten. Als de sluitplaten op het RMU-deksel of bij de ingang van de kabelgoot niet strak zijn vastgezet, kan vocht uit de kabelgoot gemakkelijk het RMU-deksel en interieur binnendringen. Dit kan leiden tot significante waterverdamping die condens vormt. Deze condens is zeer geneigd om fouten te veroorzaken in indicatoren, spanningindicatoren en interne bedienings- en besturingmechanismen. Deze componenten en het paneel zelf raken gemakkelijk vochtig, roestig, geblokkeerd of gekorrodeerd. Vochtige lucht kan direct het interieur van de RMU binnendringen, wat chemische corrosie en roest veroorzaakt aan het kastlichaam en de bodemplaat, waardoor de levensduur van de RMU aanzienlijk wordt verkort [1].
2.3 Luchtreservoir Fouten
De belangrijkste oorzaak van SF₆-schakelaar luchtreservoir kortsluitingen is het plotselinge lekken van gas binnen het verzegelde SF₆-reservoircaviteit door verschillende fysische redenen. Dit compromitteert de integriteit en dichtheid van de SF₆-gaszegeling, waardoor uiteindelijk een kortsluiting ontstaat tussen de bewegende en vaste contacten onder normale werkingsomstandigheden, wat leidt tot een ongeluk.
Lekpunten worden meestal gevonden op kabelterminaties (kabeleinden binnen het reservoir). Dit komt voornamelijk door niet-standaard kabelinstallatie, waardoor er te veel spanning op de terminaties komt en scheuren ontstaan op de aansluiting tussen het luchtreservoir en de kabelterminatie, wat leidt tot SF₆-gaslekken. Daarom weerspiegelen luchtreservoirfouten ook slechte constructiepraktijken. Ten tweede kunnen inherente productieprocesproblemen in sommige RMU's leiden tot onvoldoende zegeling in bepaalde gebieden, wat lekt.
2.4 Kabelterminatie Fouten
Momenteel is een van de meest voorkomende oorzaken van fouten in 10kV gasgeïsoleerde RMU's de externe flashover van kabelterminaties, veroorzaakt door slechte fabricage of ondermaats materiaal tijdens hun vervaardiging. Dit leidt tot RMU-fouten.
III. Tegenmaatregelen en Preventieve Maatregelen
De bovenstaande problemen kunnen worden aangepakt en voorkomen door de volgende benaderingen:
3.1 Verhoog de Hoogte van het 10kV RMU Kabelcompartiment
Om het probleem van smalle, laag-hoogte kabelcompartimenten in meerkamer RMU's aan te pakken, kiezen de meeste fabrikanten ervoor om de compartimenthoogte te verhogen. Toen een Europees merk de Chinese markt betrad, paste het zich aan door de terminalbloklayout van gestapeld naar horizontaal te veranderen, volgens Chinese voorkeuren, waardoor de ruimtebenutting van het kabelcompartiment werd verbeterd. Tijdens de installatie kan de indoor RMU worden verhoogd met behulp van een gepaste box-type basis. Voor buitenkabelverdelingskasten kan de funderingshoogte worden verhoogd.
3.2 Gebruik Natuurlijke Ventilatie of Installeer Ontvochtigingsapparatuur
Momenteel is een directe, effectieve en betrouwbare methode om schadelijke vochtinbraak te voorkomen om het RMU-kabelcompartimentvloer volledig te verzegelen met verzegelde brandwerende structurele materialen. Dit blokkeert effectief de buitenlucht, voorkomt de intrusie van kleine dieren en helpt bij het voorkomen van plantengroei – meerdere voordelen tegelijk. Indoor RMU's moeten speciale ontvochtigingsapparatuur of automatische vochtcontrolesystemen gebruiken. Buitenkabelverdelingskasten kunnen hun fundering verhogen en een passend aantal ventilatie/warmteafgifteopeningen rond de onderkant plaatsen om vocht uit kabelgoten/pitten te verspreiden. Echter, er mogen niet te veel openingen zijn, en maatregelen om kleine dierengevaar te voorkomen moeten worden overwogen. Bovendien, als een kabelverdelingskast een Spanningsverdeler (PT) bevat en ventilatie toestaat, kan een kleine airconditioning ontvochtiger worden geïnstalleerd.
3.3 Versterk Bedrijfs- en Onderhoudsbeheer
SF₆-reservoirfouten kunnen leiden tot grote ongelukken. Daarom is het cruciaal om apparatuur met stabiele kwaliteit te selecteren en het beheer tijdens de constructie te versterken. Relevante technische specificaties van China Southern Power Grid vereisen expliciet dat luchtreservoirs gemaakt moeten zijn van roestvrij staal >2mm dik, in staat om normale en tijdelijke drukken te weerstaan die tijdens het gebruik worden aangetroffen, en uitgerust met SF₆-drukgauges en vullingen. Operators moeten tijdens routineonderhoud regelmatig de tankdruk controleren. Vooral voor schakeloperaties is het cruciaal om de normale interne druk te bevestigen om ongelukken door lekkage te voorkomen. Eventuele lekkages moeten onmiddellijk worden aangepakt.
3.4 Zorg voor Strikte Controle van Kabelterminatie Fabricage en Dagelijks Beheer
Om RMU-fouten te voorkomen die worden veroorzaakt door defecte kabelterminaties, is het essentieel om zorgvuldig gekwalificeerde kabelterminaties te selecteren die voldoen aan kwaliteitseisen. Installatiepersoneel moet strikt nationale standaarden volgen tijdens de vervaardiging van terminaties. Inspecteurs moeten streng kwaliteitsacceptatiecontroles uitvoeren om substandaard terminaties te voorkomen die in dienst worden gesteld. Bovendien moeten operatie- en onderhoudseenheden zorgvuldig kabelterminatieregisters bijhouden en terminaties categoriseren/analyseren die potentieel problemen tonen tijdens routinebedrijf. Dit zorgt voor tijdige identificatie van familie-defecten en helpt bij het voorkomen van het herkomen van soortgelijke kwaliteitsproblemen en ongelukken [2].
IV. Conclusie
Vanwege hun vele voordelen zijn 10kV gasgeïsoleerde RMU's geleidelijk een cruciaal knooppunt geworden in de ringvoorziening van stedelijke distributienetten, speelt een cruciale rol in het elektriciteitsdistributiesysteem. Dit artikel illustreert enkele prevalente problemen in 10kV gasgeïsoleerde meerkamer RMU's en stelt overeenkomstige oplossingen en preventieve maatregelen voor. Het doel is om de foutfrequentie van 10kV gasgeïsoleerde RMU's te verminderen en de betrouwbaarheid van de elektriciteitsvoorziening te verhogen. Na vele jaren evolutie zijn 10kV gasgeïsoleerde RMU's nu de primaire knooppunten in stedelijke ringdistributienetten. Hun veilige en betrouwbare werking heeft directe invloed op de betrouwbaarheid van de elektriciteitsvoorziening die elektriciteitsbedrijven bieden. Bij de daadwerkelijke operatie kunnen verschillende foutsoorten optreden in 10kV gasgeïsoleerde RMU's vanwege omgevingsfactoren of kwaliteitsproblemen, wat leidt tot een daling van de betrouwbaarheid van de elektriciteitsvoorziening.
