Phân tích các vấn đề phổ biến trong tủ phân phối vòng có khí cách điện 10kV (RMUs)
Giới thiệu:
Các RMU cách điện khí 10kV được sử dụng rộng rãi do nhiều ưu điểm như được đóng kín hoàn toàn, có hiệu suất cách điện cao, không cần bảo trì, kích thước nhỏ gọn và lắp đặt linh hoạt, tiện lợi. Hiện nay, chúng đã dần trở thành một nút quan trọng trong mạng phân phối đô thị theo kiểu vòng cung và đóng vai trò quan trọng trong hệ thống phân phối điện. Các vấn đề trong RMU cách điện khí có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến toàn bộ mạng phân phối. Để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện, cần phải giải quyết nghiêm túc các vấn đề hiện có trong RMU cách điện khí 10kV và thực hiện các biện pháp phù hợp để giải quyết, từ đó nâng cao độ tin cậy cung cấp điện.
I. Giới thiệu về RMU Cách Điện Khí Đa Khoang 10kV
Loạt RMU cách điện khí 10kV (thường gọi là: RMU đa khoang, tủ cách điện hoàn toàn) có cấu trúc cơ khí nhỏ gọn, thể tích nhỏ, trọng lượng nhẹ, khả năng hoạt động mọi thời tiết, khả năng mở rộng tốt, lắp đặt mô-đun nhẹ và linh hoạt, bảo dưỡng dễ dàng mà không cần tháo rời, và bảo dưỡng đơn giản. Các thông số kỹ thuật của chúng được chia hợp lý dựa trên thiết kế và tính năng, và có thể được phân loại theo kích thước thành các loại tủ điện như Đơn Vị Không Tải Cao Áp, Đơn Vị Chặn Đoạn, Đơn Vị Kết Hợp Công tắc Tải - Dây Dẫn, Đơn Vị Kết Nối Dây Dẫn, và Tủ Đo Lượng Điện Cao Áp.
Thuật ngữ "RMU đa khoang" chủ yếu chỉ việc sử dụng trực tiếp các môi trường khí độc hại như SF₆ làm môi trường cách điện và tiếp xúc chính. Điều này mang lại cho chúng hiệu suất cách điện và bảo vệ vượt trội so với các tủ dây dẫn cách điện bằng không khí thông thường. Khoảng cách điện trong các tủ cách điện hoàn toàn cũng thường hẹp hơn, thậm chí rất hẹp, so với các tủ bán cách điện tương đương ở cùng mức điện áp. Do đó, chúng chiếm ít không gian hơn. Vỏ công tắc và tất cả các bộ phận kết nối đồng sống được niêm phong vĩnh viễn bên trong vỏ thép không gỉ chứa khí SF₆, duy trì áp suất không đổi không phụ thuộc vào độ cao. Chúng cũng phù hợp cho các khu vực hầm và các môi trường ẩm ướt, lạnh khác. Chính vì những đặc điểm này, RMU cách điện khí được sử dụng rộng rãi trong các hộp phân nhánh dây dẫn ngoài trời và trạm biến áp lắp sẵn.
II. Các Vấn Đề Thường Gặp Trong RMU Cách Điện Khí Đa Khoang 10kV
Hiện nay, RMU cách điện khí 10kV chiếm tỷ lệ cao hơn trong mạng phân phối đô thị so với các loại RMU khác. Theo khu vực, ngoại trừ một số tủ bán cách điện được lắp đặt sớm, tất cả các trạm chuyển mạch ngoài trời được đưa vào vận hành sau năm 2007 đều là RMU cách điện khí. Vai trò quan trọng của chúng là điều hiển nhiên, vì hoạt động an toàn và đáng tin cậy của chúng直接影响了用户的供电可靠性。在10kV气体绝缘环网柜中常见的运行维护问题包括环网柜套管和电缆连接问题、潮湿运行环境对环网柜的影响以及SF₆气罐故障。
**2.1 套管和电缆连接问题**
10kV多间隔环网柜设计起源于美国和欧洲，这些地区主要使用单芯电缆。因此，气体绝缘环网柜的电缆间隔相对较低。单芯电缆便于固定和安装，其终端与环网柜套管端子紧密匹配，确保不会发生热过载故障，并提供抗扭应力的能力。
在中国，广泛使用三芯电缆。与单芯电缆相比，安装三芯电缆要复杂得多。通常使用夹具或螺栓来固定外电缆护套，很难同时确保所有三个芯线的绝对固定。由于它们通常较短且直径较粗，即使三芯电缆本身牢固连接和固定，电缆自身重量或任何施加的机械力产生的扭矩也会直接传递到电缆套管上。一些地区的近期环网柜故障分析表明，由环网柜套管和电缆之间连接不良引起的故障并不少见。
**2.2 潮湿环境问题**
尽管10kV气体绝缘环网柜设计为全天候运行，但在潮湿环境中长时间暴露，特别是在沿海地区，仍会导致柜体和其他金属部件腐蚀。如果环网柜盖板上的密封板或电缆沟入口处没有紧固，电缆沟中的湿气很容易渗入环网柜盖板和内部。这会导致大量水分蒸发形成凝露。这种凝露非常容易导致指示器、电压指示器和内部操作控制机构发生故障。这些组件和面板本身容易受潮、生锈、堵塞或腐蚀。潮湿空气可以直接进入环网柜内部，导致柜体和底板的化学腐蚀和生锈，大大缩短环网柜的使用寿命[1]。
**2.3 气罐故障**
SF₆开关气罐短路故障的主要原因是由于各种物理原因导致密封的SF₆气罐腔内气体突然泄漏。这会破坏SF₆气体密封的完整性和密度，最终导致动触头和静触头在正常运行条件下发生短路故障，引发事故。
泄漏点大多出现在电缆终端（气罐内的电缆末端）。这主要是由于电缆安装不规范，导致终端受到过度应力，从而在气罐与电缆终端接合处产生裂纹，导致SF₆气体泄漏。因此，气罐故障也反映了施工工艺不佳。其次，某些环网柜的制造工艺缺陷可能导致某些部位密封不足，从而引起泄漏。
**2.4 电缆终端故障**
目前，10kV气体绝缘环网柜最常见的故障原因之一是电缆终端外部闪络，这是由于其制造过程中工艺不良或材料不合格造成的。这会导致环网柜故障。
**III. 对策与预防措施**
上述问题可以通过以下方法解决和预防：
**3.1 提高10kV环网柜电缆间隔高度**
为了解决多间隔环网柜电缆间隔狭窄、低矮的问题，大多数制造商选择增加间隔高度。当一个欧洲品牌进入中国市场时，它通过将端子排布局从阶梯式改为水平式，以适应中国用户的偏好，从而提高了电缆间隔的空间利用率。在安装过程中，室内环网柜可以使用适当尺寸的箱型基础进行抬高。对于户外电缆分支箱，可以提高基础高度。
**3.2 采用自然通风或安装除湿装置**
目前，防止有害湿气侵入的直接、有效且可靠的方法是完全使用密封防火结构材料封闭环网柜电缆间隔地板。这可以有效地阻挡室外潮湿空气，防止小动物入侵，并有助于防止植被生长——实现多重效益。室内环网柜必须使用专用除湿设备或自动湿度控制系统。户外电缆分支箱可以在底部周围布置适当数量的通风/散热开口，以促进电缆沟/坑中的湿气扩散。然而，开口不应过多，并应考虑防止小动物危害的措施。此外，如果电缆分支箱包含电压互感器（PT）且通风允许，可以安装小型空调除湿器。
**3.3 加强运行维护管理**
SF₆气罐故障可能导致重大事故。因此，选择质量稳定的设备至关重要，并且必须加强施工过程中的管理。中国南方电网的相关技术规范明确要求气罐应采用厚度大于2mm的不锈钢制成，能够承受正常使用和瞬态压力，并配备SF₆压力表和充气口。操作人员在日常维护期间必须定期监测气罐压力。特别是在切换操作之前，确认内部压力正常至关重要，以避免因泄漏而引发事故。任何检测到的泄漏都必须及时处理。
**3.4 严格控制电缆终端制作及日常管理**
为了防止因电缆终端缺陷导致的环网柜故障，必须仔细选择符合质量要求的合格电缆终端。安装人员在制作终端时必须严格遵守国家标准。检查人员必须严格执行质量验收检查，防止不合格终端投入使用。此外，运行维护单位必须认真维护电缆终端记录，并对日常运行中遇到的潜在问题终端进行分类和分析。这有助于及时识别家族性缺陷，避免类似质量问题和事故的再次发生[2]。
**IV. 结论**
由于众多优点，10kV气体绝缘环网柜已逐渐成为城市配电网环网供电的关键节点，在配电系统中发挥着重要作用。本文介绍了10kV气体绝缘多间隔环网柜中的一些常见问题，并提出了相应的解决方案和预防措施。目标是降低10kV气体绝缘环网柜的故障率，提高供电可靠性。经过多年的演变，10kV气体绝缘环网柜已成为城市环网配电网络的主要节点。它们的安全可靠运行直接影响电力公司提供的供电可靠性。在实际运行中，由于环境因素或质量问题，10kV气体绝缘环网柜可能会出现各种类型的故障，导致供电可靠性下降。
