In umweltfreundlichen SF6-freien Ringkoppelwerken (RMUs) ist die Verwendung eines weichen Umhüllungsverfahrens für Vakuumschalter (VIs) — typischerweise mit einer elastischen Dämpferschicht (z. B. Silikonkautschuk) um den VI, gefolgt von einem Guss aus hartem Epoxidharz, um einen festen Isolationsstab zu bilden — eine entscheidende Kernfertigungstechnologie.
Da SF6-freie RMUs keinen Schutz durch das ausgezeichnete Isoliervermögen von Schwefelhexafluoridgas haben, verlässt sich der Schaltkreis in der Regel auf feste Isolation oder eine Kombination aus umweltfreundlichem Gas und festschaltem Isolationsstaben, um die di-elektrische Leistungsfähigkeit sicherzustellen. Bei dieser Architektur bietet das weiche Umhüllungsverfahren mehrere bedeutende Vorteile:
1. Absorption thermischer Spannungen zur Verhinderung von Rissen und Lecks im VI
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Technische Herausforderung: Die Hülle des VI besteht in der Regel aus Keramik oder Glas, während die äußere Gussisolierung aus hartem Epoxidharz besteht. Die Wärmeausdehnungskoeffizienten (CTE) dieser Materialien unterscheiden sich erheblich. Während des Betriebs der Ausrüstung oder bei extremen Temperaturschwankungen in der Umgebung übt die Ausdehnung und Kontraktion des Epoxidharzes erhebliche mechanische Spannungen auf die zerbrechliche keramische Hülle aus, was leicht zu Rissen in der Keramik oder Versagen der Metallverbindungen und damit zu Vakuumleckagen führen kann.
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Vorteil des weichen Umhüllungsverfahrens: Die hochelastische Dämpferschicht (z. B. Silikonkautschuk), die zwischen dem VI und dem harten Epoxidharz liegt, wirkt wie eine Feder und absorbiert und gibt Deformationen durch thermische Ausdehnung und Kontraktion ab. Dies isoliert den VI effektiv vor schädlichen starren Spannungen und verbessert erheblich seine Überlebensrate und Lebensdauer bei extremen Temperaturschwankungen.
Fotos der Rockwill RSS Serie festschaltem Ringkoppelwerk
2. Eliminierung von Luftlücken an der Grenzfläche zur erheblichen Reduzierung partieller Entladungen
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Technische Herausforderung: Wenn Epoxidharz direkt auf den VI gegossen wird, führen Oberflächenspannung und Verformungsschrumpfung oft zu mikroskopischen Luftlücken oder Abplatzen an der Grenzfläche zwischen dem harten Material und der keramischen Oberfläche. Unter einem Hochspannungsfeld können diese kleinen Lücken partielle Entladungen (PD) auslösen. Mit der Zeit degradieren PD die Isolierschicht und können letztendlich zu einer di-elektrischen Durchschlagstätigkeit und Kurzschlüssen führen.
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Vorteil des weichen Umhüllungsverfahrens: Weiche Materialien wie Silikonkautschuk bieten exzellente Oberflächenhaftung und Anpassungsfähigkeit, wodurch eine "nahtlose Passform" sowohl mit der Oberfläche des VI als auch mit der äußeren Epoxidharzschicht erreicht wird. Dies eliminiert effektiv Blasen und Hohlräume an der Grenzfläche und schafft eine integrierte Isolierstruktur. Dadurch bleiben die Niveaus partieller Entladungen extrem gering (in der Regel nur wenige Picocoulombs oder noch niedriger), was die langfristige Isolierzuverlässigkeit über 20–30 Jahre Garantiezeit sicherstellt.
Entwurfskonzept der Rockwill RSS Serie festschaltem Ringkoppelwerk
3. Verbesserung und Glättung der elektrischen Feldverteilung
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Technische Herausforderung: Die Kanten der Schildringe und Kontakte des VI sind oft Bereiche der Konzentration des elektrischen Feldes, was sie zu anfälligen Punkten für die di-elektrische Durchschlagstätigkeit macht.
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Vorteil des weichen Umhüllungsverfahrens: In einigen Entwürfen dient die weiche Umhüllungsschicht nicht nur als Dämpfer, sondern kann auch mit speziellen Geometrien (z. B. Röckchenstrukturen) oder mit leitfähigen Materialien versehen werden, um eine leitfähige Schildschicht zu bilden. Diese Gestaltung glättet und homogenisiert das elektrische Feld an den Enden des VI, reduziert effektiv die Feldverzerrung und verbessert die Gesamtspannungsfestigkeit.
4. Verbesserung der Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Stoß- und Vibrationsbelastungen
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Technische Herausforderung: Während des Öffnen und Schließen-Vorgangs erzeugt der Betriebsmechanismus (wie z. B. eine Feder- oder magnetische Aktor) erhebliche mechanische Stöße und Vibrationen.
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Vorteil des weichen Umhüllungsverfahrens: Die weiche Umhüllungsschicht wirkt sowohl als "Kugelfangweste" als auch als "Stoßdämpfer" für den VI. Sie dämpft effektiv die mechanischen Vibrationen, die vom Mechanismus übertragen werden, schützt die internen Falten vor Beschädigungen und gewährleistet, dass der Schalter Tausende von mechanischen Betriebszyklen durchläuft. Darüber hinaus schützt sie interne Komponenten vor Stoßschäden während des Transports und der Installation.
5. Verstärkung des Wetterschutzes und Schutzes vor Verschmutzung
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In einer SF6-freien Umgebung beruht der Schutz vor Feuchtigkeit und Verschmutzung vollständig auf der festen Isolieroberfläche. Das weiche Umhüllungsverfahren, kombiniert mit dem äußeren Epoxidharz, versiegelt den VI und den gesamten Primärkreis (d. h. "vollständig isoliert und versiegelt"). Dies isoliert die internen Komponenten effektiv von externen Faktoren wie Feuchtigkeit, Staub, Salznebel und Kondensation und ermöglicht es der Ausrüstung, sich an harte Umgebungen anzupassen, einschließlich hoher Höhen, taifunbedrohter Gebiete und feuchter Kellerräume, während ein wartungsfreier Betrieb gewährleistet wird.
Fazit
Im Kontext des wachsenden Trends zu umweltfreundlichen Stromgeräten stellt der Soft-Encapsulation-Pottierprozess die „optimale Lösung“ dar, um thermomechanische Belastungen und Interface-Isolationsdefekte in fest eingekapselten Stäben zu bewältigen. Diese Technologie wurde in Rockwills wartungsfreier Fest-Isolations-RMU-Serie vollständig validiert und gewährleistet, dass die SF6-freien RMUs nicht nur den Umweltstandards entsprechen, sondern auch eine Isolationszuverlässigkeit, mechanische Haltbarkeit und Umweltanpassungsfähigkeit erreichen, die denen herkömmlicher SF6-gefüllter RMUs gleichwertig oder sogar überlegen sind.
Bearbeitetes Formular：Garca
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