Analisis ng mga Karaniwang Problema sa 10kV Gas-Insulated Ring Main Units (RMUs)
Introduksyon:
Ang mga 10kV gas-insulated RMUs ay malawakang ginagamit dahil sa kanilang maraming mga benepisyo, tulad ng pagiging buong sarado, may mataas na kakayahan sa insulasyon, walang pangangailangan para sa pagmamanntain, may maliit na sukat, at may mapagkunwaring pagsasakatuparan. Sa kasalukuyan, ang mga ito ay unti-unting naging isang mahalagang node sa urban distribution network ring-main power supply at naglalaro ng isang mahalagang papel sa sistema ng power distribution. Ang mga problema sa loob ng gas-insulated RMUs ay maaaring magkaroon ng malaking epekto sa buong distribution network. Upang matiyak ang reliabilidad ng power supply, mahalaga na seryosohin ang mga isyu na naroroon sa 10kV gas-insulated RMUs at ipatupad ang angkop na mga hakbang para sa resolusyon, upang mapataas ang reliabilidad ng power supply.
I. Introduksyon sa 10kV Gas-Insulated Multi-Compartment RMUs
Ang serye ng 10kV gas-insulated RMU (madalas tinatawag: multi-compartment RMU, fully insulated cabinet) ay may kompakto at mekanikal na estruktura, maliit na volume, light weight, all-weather capability, mahusay na expandability, lightweight at flexible modular installation, madaling pagmamanntain nang hindi kailangang i-disassemble, at simple na pag-aalamin. Ang kanilang teknikal na mga parameter ay maayos na nahahati batay sa disenyo at mga tampok ng function, at maaari silang hahatiin sa malaking electrical cabinet types tulad ng High-Voltage Non-Load Switching Units, Circuit Breaker Units, Load Switch-Fuse Combination Units, Cable Connection Units, at High-Voltage Metering Cabinets.
Ang termino "multi-compartment RMU" ay pangunahing tumutukoy sa direktang paggamit nito ng masasamang gas media tulad ng SF₆ bilang pangunahing electrical insulation at contact medium. Ito ay nagbibigay sa kanila ng mas mataas na kakayahan sa electrical insulation at protective performance kumpara sa ordinaryong air-insulated cable cabinets. Ang electrical clearance sa fully insulated cabinets ay karaniwang mas maliit, kadalasan mas maliit, kaysa sa equivalent semi-insulated cabinets sa parehong voltage rating. Bilang resulta, ang mga ito ay okupado ng mas kaunti na espasyo. Ang switch housing at lahat ng live copper connection components ay permanenteng sealed sa loob ng stainless-steel shell na puno ng SF₆ gas, na nagpapanatili ng constant pressure na hindi naapektuhan ng altitude. Ang mga ito ay rin angkop para sa basements at iba pang relatibong humid, malamig na kapaligiran. Dahil sa mga karakteristikang ito, ang gas-insulated RMUs ay malawakang ginagamit sa outdoor cable branch boxes at prefabricated substations.
II. Karaniwang Mga Problema sa 10kV Gas-Insulated Multi-Compartment RMUs
Sa kasalukuyan, ang 10kV gas-insulated RMUs ay bumubuo ng mas mataas na proporsyon sa urban distribution networks kaysa sa iba pang mga uri ng RMUs. Sa rehiyonal, maliban sa ilang mga maagang na-install na semi-insulated cabinets, ang lahat ng outdoor switching stations na commissioned pagkatapos ng 2007 ay gas-insulated RMUs. Ang kanilang vital na papel ay self-evident, dahil ang kanilang ligtas at maaswang operasyon ay direktang nakakaapekto sa reliabilidad ng power supply sa mga user. Ang mga karaniwang operational at maintenance issues na kinakaharap ng 10kV gas-insulated RMUs ay kinabibilangan ng mga problema sa RMU bushings at cable connections, impaktos ng humid operating environments sa RMU, at SF₆ air tank failures.
2.1 Bushing at Cable Connection Problems
Ang disenyo ng 10kV multi-compartment RMU ay nagsimula sa US at Europe, kung saan ang single-core cables ang pangunahing ginagamit. Bilang resulta, ang cable compartments ng gas-insulated RMUs ay relativamente mababa. Ang single-core cables ay nagbibigay ng mas madaling pag-fix at installation, at ang kanilang terminations ay malapit na tumutugma sa RMU bushing terminals, na nagpapataas ng resistance sa thermal overload faults at nagbibigay ng resistance sa torsional stress sa bushings.
Sa China, ang three-core cables ang malawakang ginagamit. Kumpara sa single-core cables, ang pag-install ng three-core cables ay mas komplikado. Karaniwan, ang clamps o bolts ang ginagamit para secure ang outer cable sheath, na nagpapahirap na tiyakin ang absolute fixation ng lahat ng tatlong cores. Dahil sa kanilang pangkalahatang mas maikli at mas lapad na diameter, kahit na ang three-core cable mismo ay maayos na connected at fixed, ang torsional moments na ginawa sa weight ng cable o anumang applied mechanical force ay direkta na naipapasa sa cable bushings. Ang analisis ng mga recent RMU failures sa ilang rehiyon ay nagpapakita na ang mga fault na dulot ng hindi sapat na connections sa pagitan ng RMU bushings at cables ay hindi kakaiba.
2.2 Mga Problema sa Humid Environments
Bagama't ang 10kV gas-insulated RMUs ay disenyo para sa all-weather operation, ang prolonged exposure sa humid environments, lalo na sa coastal areas, ay maaari pa rin na magresulta sa corrosion ng cabinet body at iba pang metal components. Kung ang sealing plates sa RMU cover panel o sa cable trench entry point ay hindi tiyak na secured, ang moisture mula sa cable trench ay madaling makapasok sa RMU cover at interior. Ito ay maaaring magresulta sa significant water evaporation na nagiging condensation. Ang kondensasyon na ito ay napakamadaling magdulot ng mga fault sa indicators, voltage indicators, at internal operating at control mechanisms. Ang mga component na ito at ang panel mismo ay madaling maging damp, rusted, blocked, o corroded. Ang moist air ay maaaring diretang pumasok sa interior ng RMU, na nagdudulot ng chemical corrosion at rusting ng cabinet body at baseplate, na nagpapakonti ng service life ng RMU [1].
2.3 Air Tank Failures
Ang pangunahing sanhi ng SF₆ switch air tank short-circuit failures ay ang biglaang pagleak ng gas sa loob ng sealed SF₆ tank cavity dahil sa iba't ibang pisikal na dahilan. Ito ay nakakompromiso sa integrity at density ng SF₆ gas seal, na sa huli ay nagresulta sa short-circuit failure sa pagitan ng moving at fixed contacts sa normal operating conditions, na nagdudulot ng accident.
Ang mga leakage points ay karaniwang matatagpuan sa cable terminals (cable ends inside the tank). Ito ay pangunahin dahil sa hindi standard na cable installation, na nagdudulot ng excessive stress sa terminals at nagreresulta sa cracks sa junction sa pagitan ng air tank at cable terminal, na nagdudulot ng SF₆ gas leakage. Kaya, ang air tank failures ay nagpapakita rin ng mahirap na construction practices. Pangalawa, ang inherent manufacturing process issues sa ilang RMUs ay maaaring magresulta sa hindi sapat na sealing sa ilang lugar, na nagdudulot ng leakage.
2.4 Cable Termination Faults
Sa kasalukuyan, isa sa pinakakaraniwang sanhi ng failure sa 10kV gas-insulated RMUs ay ang external flashover ng cable terminations, na dulot ng mahirap na workmanship o substandard na materials sa panahon ng kanilang paggawa. Ito ay nagdudulot ng RMU failure.
III. Countermeasures at Preventive Measures
Ang mga nabanggit na problema ay maaaring maresolba at maiwasan sa pamamagitan ng sumusunod na mga paraan:
3.1 Taas ng Height ng 10kV RMU Cable Compartment
Upang tugunan ang isyu ng narrow, low-height cable compartments sa multi-compartment RMUs, ang karamihan ng mga manufacturer ay nagpapasya na taasin ang compartment height. Kapag ang European brand ay pumasok sa Chinese market, ito ay lumisan sa pamamagitan ng pagbabago ng layout ng terminal block mula sa stepped to horizontal, sumunod sa Chinese preferences, na nagpapabuti ng paggamit ng espasyo sa cable compartment. Sa panahon ng installation, ang indoor RMU ay maaaring itaas gamit ang appropriate sized box-type base. Para sa outdoor cable branch boxes, ang foundation height ay maaaring itaas.
3.2 Gumamit ng Natural Ventilation o Install Dehumidification Devices
Sa kasalukuyan, ang direktang, epektibong, at reliable na paraan upang maiwasan ang pagpasok ng harmful moisture ay ang pagseal ng RMU cable compartment floor nang buo gamit ang sealed fireproof structural materials. Ito ay epektibong nagbabaril ng outdoor humid air, nagpiprevent ng small animal intrusion, at tumutulong sa prevention ng vegetation growth – na nagpapahiwatig ng multiple benefits. Ang indoor RMUs ay dapat gumamit ng dedicated dehumidification equipment o automatic humidity control systems. Ang outdoor cable branch boxes ay maaaring itaas ang foundation at maayos ang ilang ventilation/heat dissipation openings sa paligid ng ilalim upang mapabilis ang paglipad ng moisture mula sa cable trenches/pits. Gayunpaman, ang mga opening ay hindi dapat masyadong marami, at ang mga hakbang upang maiwasan ang small animal hazards ay dapat isaplanuhin. Bukod dito, kung ang cable branch box ay naglalaman ng Potential Transformer (PT) at ang ventilation ay payagan, maaaring i-install ang isang maliit na air conditioning dehumidifier.
3.3 Paghigpit sa Operation at Maintenance Management
Ang SF₆ tank failures ay maaaring magdulot ng malaking mga accident. Kaya, ang pagpili ng mga device na may stable quality ay mahalaga, at ang management sa panahon ng construction ay dapat mapahusay. Ang relevant technical specifications mula sa China Southern Power Grid ay eksplisitong nangangailangan na ang air tanks ay gawa ng stainless steel >2mm thick, na may kakayahan na tanggapin ang normal at transient pressures na nakakamit sa panahon ng paggamit, at equipped ng SF₆ pressure gauges at filling ports. Ang mga operator ay dapat regular na monitorein ang tank pressure sa panahon ng routine maintenance. Lalo na bago ang switching operations, ang pagconfirm ng normal na internal pressure ay mahalaga upang maiwasan ang mga accident dahil sa leakage. Ang anumang natuklasan na leaks ay dapat agad na i-address.
3.4 Siguraduhin ang Strict Control ng Cable Termination Fabrication at Daily Management
Upang maiwasan ang RMU failures na dulot ng defective cable terminations, mahalaga na mabuti na pagpiliin ang qualified cable terminations na sumasakto sa quality requirements. Ang mga installation personnel ay dapat striktong sundin ang national standards sa panahon ng termination fabrication. Ang mga inspector ay dapat matiyak na maipatupad ang quality acceptance checks upang maiwasan ang substandard terminations na mailagay sa serbisyo. Bukod dito, ang operation at maintenance units ay dapat mabuti na maintain ang cable termination records at classify/analyze ang mga terminations na may potential problems na natuklasan sa panahon ng routine operation. Ito ay sigurado na maitatantiya nang maagang ang family defects at tumutulong sa pag-iwas ng recurrence ng similar na quality issues at accidents [2].
IV. Conclusion
Dahil sa maraming mga benepisyo, ang 10kV gas-insulated RMUs ay unti-unting naging isang mahalagang node sa ring-main power supply ng urban distribution networks, na naglalaro ng isang vital na papel sa sistema ng power distribution. Ang artikulong ito ay nagpapakita ng ilang karaniwang mga problema sa 10kV gas-insulated multi-compartment RMUs at nagpopropona ng mga corresponding solutions at preventive measures. Ang layunin ay upang mabawasan ang failure rate ng 10kV gas-insulated RMUs at mapataas ang reliabilidad ng power supply. Matapos ang maraming taon, ang 10kV gas-insulated RMUs ay ngayon ang primary nodes sa urban ring-main distribution networks. Ang kanilang ligtas at maaswang operasyon ay direktang nakakaapekto sa reliabilidad ng power supply na ibinibigay ng electric utilities. Sa aktwal na operasyon, iba't ibang uri ng fault types ay maaaring magkaroon sa 10kV gas-insulated RMUs dahil sa environmental factors o quality issues, na nagdudulot ng pagbaba ng reliabilidad ng power supply.
