Problemas y Soluciones para las Conexiones de Cables en Unidades de Anillo Principal Común de Tanque con Aislamiento de Gas SF₆ de 10kV (Estilo Europeo)
Problemas y Soluciones para las Conexiones de Cables en Unidades de Anillo Principal Común de Tanque de 10kV SF₆ (Estilo Europeo)
Con el uso extensivo de líneas de cable en redes de distribución urbana, las unidades de anillo principal común de tanque de 10kV SF₆ (estilo europeo) se adoptan ampliamente como nodos de red debido a sus características de aislamiento total, cierre completo, operación sin mantenimiento, tamaño compacto y flexibilidad de instalación. Estas unidades de anillo principal común de SF₆ estilo europeo son adecuadas para áreas costeras con ambientes húmedos y neblina salina, y ofrecen alta confiabilidad operativa.
Las fallas operativas recientes de las unidades de anillo principal indican que la mayoría de los problemas surgen de los puntos de conexión entre las tomas de las unidades de anillo principal y los cables de 10kV. Esto es especialmente cierto para las unidades de anillo principal interiores y exteriores que manejan corrientes grandes y cables de sección grande. Cuando ocurre una falla, toda la unidad de anillo principal requiere desenergización y reemplazo, y su conector T de cable debe ser reinstalado. Esto afecta significativamente la confiabilidad del suministro de energía e incurre en pérdidas económicas sustanciales.
La conexión entre las tomas de las unidades de anillo principal y los cables de 10kV es un punto débil crítico de operación. Este artículo analiza los problemas existentes y propone soluciones.
1. Problemas con las Unidades de Anillo Principal de Tanque Común y Conexiones de Cable de Tres Conductores
Actualmente, las unidades de anillo principal común de tanque de 10kV SF₆ (estilo europeo) y sus conectores T de cable asociados son predominantemente marcas europeas. Estos están diseñados principalmente para cables de un solo conductor, que son más fáciles de fijar e instalar, no imponen torsión en las tomas, aseguran un buen contacto entre el terminal y la toma, y reducen la probabilidad de fallos térmicos. En contraste, la instalación de cables de tres conductores es significativamente más compleja, lo que lleva a varios problemas ausentes en las instalaciones de un solo conductor:
- Punto de fijación del cable de tres conductores es la cubierta exterior: Las fases individuales no pueden fijarse de forma independiente. Incluso después de la conexión, el peso propio del cable o las fuerzas externas pueden transmitir torsión a las secciones de las tomas.
- Alineación de la secuencia de fases requiere torsión: Durante la instalación de cables de tres conductores, la alineación de la secuencia de fases a menudo requiere aplicar torsión antes de la fijación. Después de la instalación, la tensión interna generada por este giro se libera gradualmente, generando un par de restauración que actúa sobre las tomas.
- Altura limitada de la cámara de cable: La altura compacta de la cámara de cable de las unidades de anillo principal (diseñada para cables de un solo conductor) restringe la longitud disponible de cada fase individual del núcleo del cable.
- Ajuste limitado después de la terminación: Una vez que el terminal del cable está prensado, la longitud de instalación es fija. Con longitudes individuales de núcleo más cortas (debido a restricciones de espacio) que son difíciles de doblar, forzar el conector T en su posición a menudo requiere aplicar fuerzas excesivas de empuje, tiro o palanca. Esto arriesga dañar las tomas o causar un mal contacto.
2. Soluciones
Para abordar los problemas mencionados, se pueden implementar soluciones relacionadas con la propia unidad de anillo principal, los conectores T, las prácticas de instalación y la fundación civil de la unidad de anillo principal.
2.1 Unidad de Anillo Principal (UAP)
2.1.1 Aumentar Adecuadamente la Altura de la Cámara de Cable:
Las cámaras de cable de las unidades de anillo principal de tanque común de SF₆ son típicamente pequeñas (aprox. H: 600mm, W: 350mm). Esto es adecuado para cables de un solo conductor, pero hace muy difícil la instalación de conectores T, especialmente para cables de gran sección (240mm² o 300mm²) en cables de tres conductores. El manguito trifurcado del conector T también necesita espacio, dejando solo ~400mm para los núcleos de cable. Los núcleos de gran sección son rígidos, y combinados con las restricciones del sitio, lograr la posición correcta del conector T es un desafío.
- Solución: Aunque las unidades de anillo principal de tanque común son estandarizadas, la altura de instalación se puede aumentar utilizando una base de extensión. Elevar la altura de la cámara a ~800mm y asegurar que la distancia vertical del soporte de cable desde el centro de la toma de alta tensión sea ≥750mm permite longitudes de núcleo de ~600mm. Esto facilita la instalación correcta del conector T. Esencialmente, la base de extensión alarga los núcleos de fase única separados después de la división del cable de tres conductores, permitiendo una conexión similar a la de los cables de un solo conductor.
- Ventajas: (1) Reduce significativamente la torsión en las tomas; (2) Aumenta la tolerancia de instalación, minimizando la necesidad de fuerza; reduce el riesgo de fugas de gas; (3) Facilita la posición correcta de los terminales y conos de estrés.
2.1.2 Considerar la Conductividad de las Tomas durante la Selección de la UAP:
Las UAP estándar de 630A a menudo tienen tomas de tipo perno con un tubo de cobre exterior de 25mm y un orificio roscado interior para pernos M16 (área conductiva ~289.6mm²). El área de contacto real a menudo es menor debido a las tolerancias de ajuste. Cuando se utilizan pernos de acero inoxidable (debido al cobre blando), la conducción depende únicamente de este contacto final. Dentro del aislamiento sellado, la disipación de calor es pobre. Si el contacto entre el terminal y la toma es pobre bajo corrientes altas (>400A), ocurren fallos térmicos.
- Solución: Para UAP que utilizan cables de 240mm² o 300mm² y corrientes >400A, seleccionar modelos con tomas calificadas para 800A (tubo de cobre exterior Ø 32mm) para reducir el riesgo de fallos térmicos.
2.1.3 Mejorar el Monitoreo de Temperatura de las Tomas de la UAP:
Las UAP de tanque común sellado no se pueden abrir para inspección. La termografía infrarroja estándar no puede medir las temperaturas de las uniones. Agregar puertos de inspección compromete la clasificación IP.
- Solución:
- Controles rutinarios: Palpar manualmente la temperatura del panel frontal de la cámara de cable para detectar sobrecalentamiento del conector T.
- Unidades críticas: Desenergizar periódicamente después de la operación inicial de alta corriente para inspeccionar las conexiones en busca de signos de sobrecalentamiento.
- Mejor práctica (Tecnología): Instalar sensores de temperatura directamente en las tomas de la UAP o en los conectores T para monitoreo de temperatura en tiempo real.
2.2 Conector T de Cable
2.2.1 Asegurar la Calidad de los Componentes Conductivos:
Cambiar a pernos de acero inoxidable hace que la conducción dependa únicamente del contacto final, aumentando las exigencias sobre la calidad de la estructura/material del terminal. Problemas comunes encontrados:
Superficie de contacto del terminal demasiado estrecha/agujero demasiado grande → área de contacto reducida.
