การวิเคราะห์ปัญหาทั่วไปในหน่วยจ่ายวงจรริงกันความดันแบบฉนวนแก๊ส 10kV (RMUs)
บทนำ:
RMU ฉนวนกั้นแก๊ส 10kV ได้รับการใช้งานอย่างกว้างขวางเนื่องจากมีข้อดีหลายประการ เช่น เป็นระบบปิดสนิท มีประสิทธิภาพในการฉนวนกั้นสูง ไม่ต้องบำรุงรักษา มีขนาดกะทัดรัด และติดตั้งได้อย่างยืดหยุ่นและสะดวกสบาย ในขณะนี้ RMU ชนิดนี้ได้กลายเป็นจุดสำคัญในระบบวงจรหลักของการจ่ายไฟฟ้าในเมือง และมีบทบาทสำคัญในระบบการกระจายพลังงาน ปัญหาภายใน RMU ฉนวนกั้นแก๊สสามารถส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อระบบการกระจายพลังงานทั้งหมด เพื่อให้มั่นใจว่ามีความเชื่อถือได้ในการจ่ายไฟฟ้า จำเป็นต้องให้ความสำคัญกับปัญหาที่เกิดขึ้นใน RMU ฉนวนกั้นแก๊ส 10kV และดำเนินมาตรการที่เหมาะสมเพื่อแก้ไข ทำให้การจ่ายไฟฟ้ามีความเชื่อถือได้มากขึ้น
I. แนะนำ RMU ฉนวนกั้นแก๊ส 10kV หลายช่อง
ซีรีย์ RMU ฉนวนกั้นแก๊ส 10kV (หรือเรียกว่า: RMU หลายช่อง ตู้ฉนวนกั้นเต็ม) มีโครงสร้างกลไกที่กะทัดรัด ขนาดเล็ก น้ำหนักเบา สามารถทำงานได้ในสภาพอากาศทุกรูปแบบ มีความสามารถในการขยายตัวที่ดี การติดตั้งโมดูลาร์ที่เบาและยืดหยุ่น บำรุงรักษาง่ายโดยไม่ต้องถอดแยก และการดูแลรักษาที่ง่าย ค่าพารามิเตอร์ทางเทคนิคของพวกเขาถูกแบ่งออกอย่างเหมาะสมตามการออกแบบและคุณสมบัติการทำงาน และสามารถแบ่งออกเป็นประเภทตู้ไฟฟ้า เช่น หน่วยสวิตช์แรงดันสูงไม่มีโหลด หน่วยเซอร์กิตเบรกเกอร์ หน่วยสวิตช์โหลด-ฟิวส์รวม หน่วยเชื่อมต่อเคเบิล และตู้วัดแรงดันสูง
คำว่า "RMU หลายช่อง" หมายถึงการใช้สารก่อภัยเช่น SF₆ ตรงๆ เป็นสื่อฉนวนกั้นไฟฟ้าและสื่อติดต่อหลัก ทำให้พวกเขามีประสิทธิภาพในการฉนวนกั้นไฟฟ้าและป้องกันที่เหนือกว่าตู้เคเบิลฉนวนอากาศธรรมดา ระยะห่างทางไฟฟ้าในตู้ฉนวนกั้นเต็มมักจะแคบกว่า บางครั้งแคบมากกว่า ตู้ฉนวนกึ่งเต็มที่มีระดับแรงดันเท่ากัน ดังนั้น พวกเขายึดพื้นที่น้อยลง ตัวครอบสวิตช์และส่วนประกอบทองแดงที่มีไฟฟ้าทั้งหมดถูกปิดผนึกอยู่ภายในเปลือกสแตนเลสที่เต็มไปด้วยแก๊ส SF₆ อย่างถาวร รักษาความดันคงที่ไม่ขึ้นอยู่กับความสูง พวกเขายังเหมาะสมสำหรับการใช้งานในใต้ดินและสภาพแวดล้อมที่ชื้นและหนาวเย็นค่อนข้างมาก เนื่องจากคุณสมบัติเหล่านี้ RMU ฉนวนกั้นแก๊สได้รับการใช้งานอย่างกว้างขวางในตู้สาขาเคเบิลกลางแจ้งและสถานีแปลงไฟฟ้าสำเร็จรูป
II. ปัญหาทั่วไปใน RMU ฉนวนกั้นแก๊ส 10kV หลายช่อง
ปัจจุบัน RMU ฉนวนกั้นแก๊ส 10kV คิดเป็นสัดส่วนที่สูงกว่าในระบบการกระจายพลังงานในเมืองเมื่อเทียบกับ RMU ประเภทอื่น ๆ ในระดับภูมิภาค นอกเหนือจากตู้ฉนวนกึ่งเต็มที่ติดตั้งในช่วงแรก ตู้สวิตช์กลางแจ้งทั้งหมดที่เริ่มใช้งานหลังปี 2007 คือ RMU ฉนวนกั้นแก๊ส บทบาทที่สำคัญของพวกเขานั้นเห็นได้ชัด การทำงานที่ปลอดภัยและเชื่อถือได้โดยตรงส่งผลต่อความเชื่อถือได้ในการจ่ายไฟฟ้าให้กับผู้ใช้ ปัญหาที่พบบ่อยในการทำงานและการบำรุงรักษา RMU ฉนวนกั้นแก๊ส 10kV รวมถึงปัญหาที่เกิดขึ้นกับปลอก RMU และการเชื่อมต่อเคเบิล ผลกระทบที่เกิดจากการทำงานในสภาพแวดล้อมที่ชื้นต่อ RMU และปัญหากับถังอากาศ SF₆
2.1 ปัญหาที่เกิดขึ้นกับปลอกและเชื่อมต่อเคเบิล
การออกแบบ RMU หลายช่อง 10kV มีต้นกำเนิดในสหรัฐอเมริกาและยุโรป ที่ใช้เคเบิลเดี่ยวเป็นหลัก ดังนั้น ช่องเคเบิลของ RMU ฉนวนกั้นแก๊สมีความต่ำค่อนข้างมาก เคเบิลเดี่ยวช่วยให้การตรึงและติดตั้งง่ายขึ้น และปลายเคเบิลมีความสอดคล้องกับปลอก RMU ทำให้ไม่เกิดปัญหาโอเวอร์โหลดความร้อนและทนทานต่อแรงบิดที่ปลอก
ในประเทศจีน เคเบิลสามแกนได้รับการใช้งานอย่างกว้างขวาง เมื่อเทียบกับเคเบิลเดี่ยว การติดตั้งเคเบิลสามแกนมีความซับซ้อนมากขึ้น ทั่วไปแล้วจะใช้คลิปหรือสลักเกลียวเพื่อตรึงปลอกเคเบิลภายนอก ทำให้ยากที่จะรับประกันการตรึงแน่นของแกนทั้งสามอย่างครบถ้วน เนื่องจากความยาวที่สั้นและเส้นผ่านศูนย์กลางที่หนากว่า แม้ว่าเคเบิลสามแกนจะถูกเชื่อมต่อและตรึงแน่นแล้ว โมเมนต์บิดที่เกิดจากน้ำหนักของเคเบิลเองหรือแรงกลใด ๆ จะถูกส่งผ่านไปยังปลอกเคเบิลโดยตรง การวิเคราะห์ความล้มเหลวของ RMU ในบางภูมิภาคชี้ให้เห็นว่าปัญหาที่เกิดจากความเชื่อมต่อที่ไม่เพียงพอระหว่างปลอก RMU และเคเบิลไม่ใช่เรื่องแปลก
2.2 ปัญหาในสภาพแวดล้อมที่ชื้น
แม้ว่า RMU ฉนวนกั้นแก๊ส 10kV จะออกแบบมาเพื่อทำงานได้ทุกสภาพอากาศ แต่การสัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่ชื้นเป็นเวลานาน โดยเฉพาะในพื้นที่ชายฝั่ง ยังสามารถทำให้ตัวตู้และส่วนประกอบโลหะอื่น ๆ ถูกกัดกร่อน หากแผ่นปิดบนแผงปก RMU หรือที่ทางเข้าช่องเคเบิลไม่ได้ปิดแน่น ความชื้นจากช่องเคเบิลสามารถแทรกซึมเข้าไปในแผงปกและภายใน RMU ได้ง่าย นำไปสู่การระเหยของน้ำเป็นจำนวนมากและเกิดการควบแน่น ความชื้นนี้มีโอกาสสูงที่จะทำให้เกิดปัญหาที่ตัวชี้วัด ตัวชี้วัดแรงดัน และกลไกการทำงานและควบคุมภายใน ส่วนประกอบและแผงเหล่านี้สามารถชื้น เสียหาย หรือถูกกัดกร่อนได้ง่าย อากาศชื้นสามารถเข้าสู่ภายใน RMU ได้โดยตรง ทำให้เกิดการกัดกร่อนและสนิมที่ตัวตู้และฐาน ลดอายุการใช้งานของ RMU อย่างมาก [1]
2.3 ปัญหากับถังอากาศ
สาเหตุหลักของการลัดวงจรในถังอากาศสวิตช์ SF₆ เกิดจากความรั่วไหลของแก๊สภายในถัง SF₆ ที่ปิดสนิทด้วยเหตุผลทางกายภาพต่าง ๆ ทำให้ความสมบูรณ์และความหนาแน่นของแก๊ส SF₆ ถูกทำลาย ทำให้เกิดการลัดวงจรระหว่างคอนแทคที่เคลื่อนที่และคอนแทคที่คงที่ภายใต้ภาวะการทำงานปกติ นำไปสู่อุบัติเหตุ
จุดรั่วไหลส่วนใหญ่พบที่ปลายเคเบิล (ปลายเคเบิลภายในถัง) นี่เป็นเพราะการติดตั้งเคเบิลที่ไม่มาตรฐาน ทำให้เกิดความเครียดที่ปลายเคเบิลจนเกิดรอยแตกที่จุดเชื่อมระหว่างถังอากาศและปลายเคเบิล ทำให้เกิดการรั่วไหลของแก๊ส SF₆ ดังนั้น ปัญหากับถังอากาศยังสะท้อนถึงการก่อสร้างที่ไม่ดี นอกจากนี้ ปัญหาในกระบวนการผลิตบางอย่างของ RMU อาจทำให้การปิดผนึกไม่เพียงพอ นำไปสู่การรั่วไหล
2.4 ปัญหาที่เกิดจากปลายเคเบิล
ปัจจุบัน หนึ่งในสาเหตุที่พบบ่อยที่สุดของการล้มเหลวใน RMU ฉนวนกั้นแก๊ส 10kV คือการลัดวงจรภายนอกของปลายเคเบิล ซึ่งเกิดจากงานฝีมือที่ไม่ดีหรือวัสดุที่ไม่ได้มาตรฐานในการผลิต ทำให้ RMU ล้มเหลว
III. มาตรการและมาตรการป้องกัน
ปัญหาที่กล่าวมาสามารถแก้ไขและป้องกันได้ผ่านแนวทางต่อไปนี้:
3.1 เพิ่มความสูงของช่องเคเบิล RMU 10kV
เพื่อแก้ปัญหาช่องเคเบิลที่แคบและต่ำใน RMU หลายช่อง ผู้ผลิตส่วนใหญ่เลือกที่จะเพิ่มความสูงของช่อง เมื่อแบรนด์ยุโรปเข้าสู่ตลาดจีน ได้ปรับเปลี่ยนการจัดเรียงเทอร์มินอลจากแบบขั้นบันไดเป็นแบบแนวนอนตามความชอบของจีน ทำให้การใช้พื้นที่ช่องเคเบิลดีขึ้น ในการติดตั้ง RMU ภายในอาคาร สามารใช้ฐานแบบกล่องที่มีขนาดเหมาะสมเพื่อให้ RMU ยกสูงขึ้น สำหรับตู้สาขาเคเบิลกลางแจ้ง สามารเพิ่มความสูงของฐาน
3.2 ใช้การระบายอากาศธรรมชาติหรือติดตั้งอุปกรณ์ลดความชื้น
ในปัจจุบัน วิธีที่ตรงไปตรงมา ใช้งานได้ และเชื่อถือได้ในการป้องกันการเข้าของความชื้นที่เป็นอันตรายคือการปิดช่องเคเบิลของ RMU ด้วยวัสดุโครงสร้างป้องกันไฟที่ปิดสนิท ทำให้สามารถป้องกันอากาศชื้นจากภายนอก ป้องกันการแทรกซึมของสัตว์เล็ก ๆ และช่วยป้องกันการเจริญเติบโตของพืช ทำให้ได้ประโยชน์หลายอย่าง RMU ภายในอาคารต้องใช้อุปกรณ์ลดความชื้นเฉพาะหรือระบบควบคุมความชื้นอัตโนมัติ ตู้สาขาเคเบิลกลางแจ้งสามารถเพิ่มความสูงของฐานและจัดรูระบายความร้อน/ความชื้นรอบ ๆ ฐานเพื่อช่วยในการกระจายความชื้นจากช่องเคเบิล/หลุม แต่ควรระวังไม่ให้มีรูมากเกินไป และต้องพิจารณาการป้องกันอันตรายจากสัตว์เล็ก ๆ ด้วย นอกจากนี้ ถ้าตู้สาขาเคเบิลมี PT และการระบายอากาศอนุญาต สามารติดตั้งเครื่องปรับอากาศลดความชื้นขนาดเล็กได้
3.3 เสริมการบริหารจัดการการปฏิบัติการและการบำรุงรักษา
ปัญหากับถังอากาศ SF₆ สามารถทำให้เกิดอุบัติเหตุใหญ่ ดังนั้น การเลือกอุปกรณ์ที่มีคุณภาพมั่นคงเป็นสิ่งสำคัญ และต้องเสริมการบริหารจัดการในระหว่างการก่อสร้าง ข้อกำหนดทางเทคนิคที่เกี่ยวข้องของ China Southern Power Grid ระบุว่าถังอากาศต้องทำจากสแตนเลสที่หนากว่า 2mm สามารถทนแรงดันปกติและแรงดันชั่วคราวที่พบในการใช้งาน และต้องมีมาตรวัดความดัน SF₆ และช่องเติมแก๊ส ผู้ปฏิบัติงานต้องตรวจสอบความดันในถังอย่างสม่ำเสมอในการบำรุงรักษาประจำ โดยเฉพาะก่อนการเปลี่ยนสวิตช์ ต้องยืนยันว่าความดันภายในปกติ เพื่อป้องกันอุบัติเหตุจากการรั่วไหล ถ้าพบการรั่วไหลต้องแก้ไขทันที
3.4 ควบคุมการผลิตและการจัดการประจำวันของปลายเคเบิลอย่างเข้มงวด
เพื่อป้องกันการล้มเหลวของ RMU ที่เกิดจากปลายเคเบิลที่ชำรุด จำเป็นต้องเลือกปลายเคเบิลที่มีคุณภาพตามมาตรฐานอย่างระมัดระวัง บุคลากรที่ติดตั้งต้องปฏิบัติตามมาตรฐานแห่งชาติอย่างเคร่งครัดในการผลิตปลายเคเบิล ผู้ตรวจสอบต้องตรวจสอบคุณภาพอย่างเข้มงวดเพื่อป้องกันปลายเคเบิลที่ไม่ได้มาตรฐานจากการใช้งาน นอกจากนี้ หน่วยปฏิบัติการและบำรุงรักษาต้องบันทึกและวิเคราะห์ปลายเคเบิลที่มีปัญหาที่พบในระหว่างการปฏิบัติการประจำ ทำให้สามารถระบุปัญหาที่เกิดจากครอบครัวได้ทันท่วงที และช่วยป้องกันการเกิดปัญหาคุณภาพและอุบัติเหตุที่คล้ายคลึงกัน [2]
IV. สรุป
เนื่องจากมีข้อดีหลายประการ RMU ฉนวนกั้นแก๊ส 10kV ได้กลายเป็นจุดสำคัญในระบบวงจรหลักของการจ่ายไฟฟ้าในเมือง และมีบทบาทสำคัญในระบบการกระจายพลังงาน บทความนี้แสดงปัญหาที่พบบ่อยใน RMU ฉนวนกั้นแก๊ส 10kV หลายช่อง และเสนอวิธีการแก้ไขและมาตรการป้องกัน วัตถุประสงค์คือการทำให้การล้มเหลวของ RMU ฉนวนกั้นแก๊ส 10kV ลดลง และเพิ่มความเชื่อถือได้ในการจ่ายไฟฟ้า หลังจากพัฒนามาหลายปี RMU ฉนวนกั้นแก๊ส 10kV ได้กลายเป็นจุดสำคัญในระบบวงจรหลักของการกระจายพลังงานในเมือง การทำงานที่ปลอดภัยและเชื่อถือได้โดยตรงส่งผลต่อความเชื่อถือได้ในการจ่ายไฟฟ้าที่ให้โดยบริษัทไฟฟ้า ในระหว่างการปฏิบัติการจริง ปัญหาต่าง ๆ สามารถเกิดขึ้นใน RMU ฉนวนกั้นแก๊ส 10kV จากปัจจัยทางสิ่งแวดล้อมหรือปัญหาคุณภาพ นำไปสู่การลดลงของความเชื่อถือได้ในการจ่ายไฟฟ้า
