Аналіз типових проблем у газонаповнених кільцевих головних панелях (RMU) напругою 10 кВ

Вступ:​​
10кВ газозаповнені РМУ широко використовуються завдяки своїм багатьом перевагам, таким як повна обгортка, висока ізоляційна здатність, відсутність потреби у техобслуговуванні, компактні розміри та зручне та гнучке монтаж. На цьому етапі вони поступово стали ключовим вузлом у кільцево-магістральному живленні міської розподільчої мережі та відіграють значну роль у системі розподілу електроенергії. Проблеми всередині газозаповнених РМУ можуть серйозно впливати на всю розподільчу мережу. Для забезпечення надійності живлення необхідно серйозно підходити до вирішення проблем, що виникають у 10кВ газозаповнених РМУ, та реалізовувати відповідні заходи для їх вирішення, що сприятиме підвищенню надійності живлення.

​I. Вступ до 10кВ газозаповнених багатокамерних РМУ​
Серія 10кВ газозаповнених РМУ (часто називається: багатокамерний РМУ, повністю ізольований шафа) має компактну механічну конструкцію, невеликий об'єм, легку вагу, можливість використання в будь-якій погоді, відмінну масштабованість, легкий та гнучкий модульний монтаж, легкий догляд без розбору, простий утримання. Їхні технічні параметри розумно поділені залежно від конструктивних та функціональних особливостей, і вони можуть бути загально класифіковані за розміром на такі типи електротехнічних шаф, як Високовольтові Ненавантажені Перемикачі, Секції Автоматичних Вимикачів, Комбіновані Секції Завантажувачів-Перевірочних Приладів, Секції Підключення Кабелів, та Високовольтові Лічильні Шафи.

Термін "багатокамерний РМУ" в основному стосується безпосереднього використання шкідливих газових середовищ, таких як SF₆, як головного електричного ізолятора та контактного середовища. Це надає їм значно кращі електричні ізоляційні та захисні характеристики порівняно з звичайними повітряно-ізольованими кабельними шафами. Електричний прогалина в повністю ізольованих шафах також, як правило, значно вужча, часто набагато вужча, ніж в еквівалентних напівізольованих шафах при тій самій ступені напруги. В результаті вони займають менше місця. Корпус перемикача та всі живі медні з'єднуючі деталі постійно запечатані в нержавіючому металевому корпусі, заповненому газом SF₆, підтримуючи стале тиск, незалежно від висоти. Вони також придатні для підвалів та інших відносно вологих, холодних середовищ. Саме завдяки цим характеристикам, газозаповнені РМУ широко використовуються в зовнішніх кабельних розгалужувальних коробках та заводських підстанціях.

​II. Поширені проблеми в 10кВ газозаповнених багатокамерних РМУ​
На даний момент, 10кВ газозаповнені РМУ становлять більшу частку у міських розподільчих мережах, ніж інші типи РМУ. Регіонально, з винятком деяких раніше встановлених напівізольованих шаф, всі зовнішні переключальні станції, введені в експлуатацію після 2007 року, є газозаповненими РМУ. Їх важлива роль очевидна, оскільки їх безпечна та надійна робота безпосередньо впливає на надійність живлення споживачів. Поширені проблеми експлуатації та техобслуговування 10кВ газозаповнених РМУ включають проблеми з втулок РМУ та кабельних з'єднань, вплив вологого середовища на РМУ, та аварії баків з повітрям SF₆.

​2.1 Проблеми з втулок та кабельних з'єднань​
Дизайн 10кВ багатокамерних РМУ походить з США та Європи, де переважно використовуються одножильні кабелі. В результаті, кабельні камери газозаповнених РМУ є відносно низькими. Одножильні кабелі сприяють легшому закріпленню та монтажу, а їх кінці відповідають втулкам РМУ, забезпечуючи відсутність теплових перенавантажень та опір до крутячого моменту на втулках.

В Китаї широко використовуються трижильні кабелі. У порівнянні з одножильними кабелями, монтаж трижильних кабелів значно складніший. Зазвичай, для закріплення зовнішньої оболонки кабелю використовуються кліпси або болти, що робить важким одночасне забезпечення абсолютної фіксації всіх трьох жил. Через їх загальну коротку довжину та більший діаметр, навіть коли трижильний кабель самостійно надійно з'єднаний та закріплений, крутячі моменти, що виникають через власну вагу кабелю або будь-які застосовані механічні сили, передаються безпосередньо на кабельні втулки. Аналіз недавніх аварій РМУ в деяких регіонах показує, що аварії, спричинені недостатньою з'єднаністю між втулками РМУ та кабелями, не є рідкісними.

​2.2 Проблеми в вологих середовищах​
Хоча 10кВ газозаповнені РМУ розроблені для використання в будь-якій погоді, тривале використання в вологих середовищах, особливо в прибережних районах, все ж може призвести до корозії корпусу та інших металевих компонентів. Якщо плінтуси на верхній панелі РМУ або в точці входу кабельного каналу не надійно затягнуті, волога з кабельного каналу легко проникає під верхню панель та всередину РМУ. Це може призвести до значного парування, що формує конденсат. Цей конденсат сильно схильний до викликання аварій у показниках, вказівниках напруги та внутрішніх механізмах управління та контролю. Ці компоненти та сама панель легко можуть отримати вологу, заржавіти, заблокуватися або почати корозію. Вологий повітря може безпосередньо потрапити всередину РМУ, викликаючи хімічну корозію та заржавівання корпусу та підстави, що значно скорочує строк служби РМУ [1].

​2.3 Аварії баків з повітрям​
Основна причина коротких замикань у баках з повітрям SF₆ - це раптовий витік газу всередині запечатаного бака SF₆ через різні фізичні причини. Це порушує цілісність та щільність запечатання газу SF₆, що в кінцевому підсумку призводить до короткого замикання між рухомим та нерухомим контактом при нормальних умовах роботи, що призводить до аварії.

Місця витоку найчастіше знаходяться на кабельних кінцях (кабельних кінцях всередині бака). Це в основному пов'язано з некоректним монтажем кабелів, що призводить до надмірного напруження на кінцях, що в свою чергу призводить до тріщин на з'єднанні між баком та кабельним кінцем, що призводить до витоку газу SF₆. Таким чином, аварії баків також відображають погану практику будівництва. Другою причиною є виробничі процеси деяких РМУ, що можуть призводити до недостатнього запечатання в певних місцях, що призводить до витоку.

​2.4 Аварії кабельних кінців​
На даний момент, одна з найпоширеніших причин аварій 10кВ газозаповнених РМУ - це зовнішні пробої кабельних кінців, спричинені поганою роботою або непридатними матеріалами при їх виготовленні. Це призводить до аварій РМУ.

​III. Захистні заходи та профілактичні міри​
Зазначені проблеми можна вирішити та запобігти через наступні підходи:

​3.1 Збільшення висоти кабельної камери 10кВ РМУ​
Для вирішення проблеми вузької, низької кабельної камери багатокамерних РМУ, більшість виробників обирає збільшити висоту камери. Коли європейський бренд ввійшов на китайський ринок, він адаптувався, змінивши розташування клемникових блоків з сходинкоподібного на горизонтальне, відповідно до китайських переваг, що покращило використання простору кабельної камери. Під час монтажу, внутрішні РМУ можна підняти за допомогою короба відповідного розміру. Для зовнішніх кабельних розгалужувальних коробок, можна підняти основу.

​3.2 Використання природного провітрювання або встановлення приладів зневологілювання​
На даний момент, прямою, ефективною та надійною методою запобігання внесенню шкідливої вологи є повне запечатання підлоги кабельної камери РМУ за допомогою запечатаного вогнетривкого конструктивного матеріалу. Це ефективно блокує вологий зовнішній повітря, запобігає проникненню малих тварин та допомагає запобігти росту рослин - досягаючи кількох переваг. Внутрішні РМУ повинні використовувати спеціальне обладнання для зневологілювання або автоматичні системи контролю вологи. Зовнішні кабельні розгалужувальні коробки можуть мати підняті основи та відповідну кількість відкриттів для провітрювання/тепловідведення навколо нижньої частини, що сприяє розсіюванню вологи з кабельних каналів/ям. Однак, відкриттів не повинно бути занадто багато, та слід врахувати заходи запобігання шкоди від малих тварин. Окрім того, якщо кабельна розгалужувальна коробка містить потенціометр (PT) та провітрювання дозволяє, можна встановити маленький кондиціонер для зневологілювання.

​3.3 Посилення управління експлуатацією та техобслуговуванням​
Аварії баків з повітрям SF₆ можуть призводити до великих аварій. Тому важливо вибирати пристрої зі стабільною якістю, та посилювати управління під час будівництва. Відповідні технічні специфікації China Southern Power Grid явно вимагають, щоб баки виготовлялися з нержавіючої сталі товщиною >2 мм, здатні витримувати нормальні та тимчасові тиски, що зустрічаються під час використання, та оснащені манометрами та заповнювальними портами. Оператори повинні регулярно моніторити тиск баків під час планового техобслуговування. Особливо перед переключеннями, важливо підтвердити нормальний внутрішній тиск, щоб уникнути аварій через витік. Будь-які виявлені витоки повинні бути виправлені негайно.

​3.4 Суворий контроль виготовлення кабельних кінців та щоденного управління​
Для запобігання аваріям РМУ, спричиненим дефектними кабельними кінцями, важливо обережно вибирати кваліфіковані кабельні кінці, що відповідають вимогам якості. Персонал, що виконує монтаж, повинен строго дотримуватися національних стандартів під час виготовлення кінців. Інспектори повинні суворо виконувати контроль якості прийняття, щоб запобігти введенню в експлуатацію некваліфікованих кінців. Більше того, одиниці експлуатації та техобслуговування повинні дотично вести записи про кабельні кінці та категоризувати/аналізувати кінці, що демонструють потенційні проблеми, виявлені під час планової експлуатації. Це дозволяє вчасно виявити сімейні дефекти та допомагає уникнути повторення подібних проблем з якістю та аваріями [2].

​IV. Висновок​
Завдяки своїм багатьом перевагам, 10кВ газозаповнені РМУ поступово стали ключовим вузлом у кільцево-магістральному живленні міських розподільчих мереж, відіграючи важливу роль у системі розподілу електроенергії. Ця стаття ілюструє кілька поширених проблем у 10кВ газозаповнених багатокамерних РМУ та пропонує відповідні рішення та профілактичні заходи. Мета полягає в тому, щоб знизити коефіцієнт аварійності 10кВ газозаповнених РМУ та підвищити надійність живлення. З роками розвитку, 10кВ газозаповнені РМУ стали основними вузлами у міських кільцево-магістральних розподільних мережах. Їх безпечна та надійна робота безпосередньо впливає на надійність живлення, надаваного енергетичними компаніями. У реальній експлуатації, через фактори середовища або якісні проблеми, у 10кВ газозаповнених РМУ можуть виникати різні типи аварій, що призводить до погіршення надійності живлення.