Merancang Peralatan Isolasi Udara & Gas yang Handal 24kV

Pada masa kini, rangkaian pengagihan medium-voltan di China kebanyakannya beroperasi pada 10kV. Dengan perkembangan ekonomi yang pesat, beban kuasa telah meningkat, semakin menunjukkan had sistem bekalan kuasa sedia ada. Berikutan kelebihan luar biasa peralatan pemutus litar tegangan tinggi 24kV dalam memenuhi permintaan beban kapasiti yang lebih tinggi, ia telah mula mendapat tempat dalam industri. Selepas Korporat Negara mengeluarkan "Notis tentang Penyediaan Tahap Voltan 20kV", tahap voltan 20kV telah melihat peningkatan adopsi yang cepat.

Sebagai produk penting untuk tahap voltan ini, struktur dan reka bentuk isolasi peralatan pemutus litar tegangan tinggi 24kV telah menjadi fokus dalam industri. Mengikut piawaian industri kuasa "Keperluan Teknikal Umum bagi Peralatan Pemutus Litar dan Peralatan Kawalan Tegangan Tinggi" (DL/T 593-2006), keperluan isolasi tertentu bagi peralatan pemutus litar dinyatakan dengan jelas. Keperluan isolasi bagi produk 24kV adalah seperti berikut:

Jarak udara minimum (antara fasa, antara fasa-ke-tanah): 180mm; Tahanan voltan frekuensi kuasa (antara fasa, antara fasa-ke-tanah): 50/65 kV/min, (melalui persendian isolasi): 64/79 kV/min; Tahanan voltan impuls petir (antara fasa, antara fasa-ke-tanah): 95/125 kV/min, (melalui persendian isolasi): 115/145 kV/min.

Nota: Data di sebelah kiri tanda garis miring berlaku untuk sistem neutral terganding pepejal, manakala data di sebelah kanan berlaku untuk sistem neutral terganding melalui koil penyekatan busur atau tidak terganding.

Peralatan pemutus litar tegangan tinggi 24kV boleh dikategorikan mengikut kaedah isolasi kepada peralatan pemutus litar logam tertutup yang diisolasi udara dan unit utama cincin SF6 yang diisolasi gas. Peralatan pemutus litar logam tertutup 24kV yang diisolasi udara, terutamanya jenis tarik keluar yang dipasang di tengah (selanjutnya dirujuk sebagai peralatan pemutus litar 24kV dipasang di tengah), telah menjadi fokus reka bentuk utama. Artikel ini membincangkan beberapa cadangan berkaitan struktur dan reka bentuk isolasi peralatan pemutus litar 24kV dipasang di tengah dan unit utama cincin SF6 yang diisolasi gas, ditawarkan untuk rujukan dan komen.

1. Reka Bentuk Peralatan Pemutus Litar 24kV Dipasang di Tengah

Teknologi untuk peralatan pemutus litar 24kV dipasang di tengah datang dari tiga sumber: Pertama, peningkatan daripada produk KYN28-12 12kV dengan menggantikan komponen berkaitan isolasi secara langsung. Kedua, produk asing dipasang di tengah yang memasuki pasaran domestik, seperti ABB dan Eaton Senyuan. Ketiga, peralatan pemutus litar 24kV dipasang di tengah yang dibangunkan sendiri di China. Kategori ketiga, yang direka khusus untuk keadaan teknikal dan keperluan sedia ada di China, paling bersaing di pasaran. Oleh itu, semasa reka bentuk, struktur produk keseluruhan dan reka bentuk isolasi harus dipertimbangkan sepenuhnya, seperti yang diperinci berikut:

1.1 Struktur Kabinet Sama Tinggi dan Susunan Busbar Segitiga

Kebanyakan peralatan pemutus litar 12kV dipasang di tengah menggunakan struktur yang lebih tinggi di bahagian depan dan lebih rendah di bahagian belakang, dengan busbar tiga fasa disusun dalam konfigurasi segitiga (delta), dan ruang alat sebagai struktur yang boleh dilepas dan bebas. Jika kaedah ini digunakan untuk peralatan pemutus litar 24kV dipasang di tengah, ia jelas tidak dapat memenuhi keperluan jarak udara minimum 180mm. Oleh itu, peralatan pemutus litar 24kV dipasang di tengah harus menggunakan reka bentuk kabinet sama tinggi, dengan ruang alat digabungkan ke dalam kabinet utama.

Tinggi kabinet harus ditingkatkan dengan sesuai kepada 2400mm, memberikan lebih banyak ruang untuk bilik busbar dan pemutus litar. Semak semburan dinding busbar harus disusun dalam konfigurasi segitiga. Pendekatan ini bukan sahaja memenuhi keperluan jarak udara tetapi juga efektif menekan dan menahan daya elektromagnetik, meningkatkan pendinginan busbar, dan meningkatkan kebolehpercayaan isolasi.

1.2 Reka Bentuk Lebar Peralatan Pemutus Litar yang Rasional

Dari sudut pandangan kebolehpercayaan isolasi, isolasi udara adalah kaedah yang paling boleh dipercayai; selagi jarak isolasi minimum dijamin, isolasi dapat dipastikan sepenuhnya. Dengan mempertimbangkan reka bentuk sepenuhnya diisolasi udara, lebar teori peralatan pemutus litar 24kV harus 1020mm. Namun, dalam produksi sebenar, kebanyakan pembuat memilih lebar kabinet 1000mm, yang memerlukan penggunaan isolasi komposit. Secara umum, selang penyusutan panas diterapkan pada busbar, dan penghalang isolasi SMC (Sheet Molding Compound) dipasang antara fasa dan antara fasa-ke-tanah untuk meningkatkan isolasi.

1.3 Reka Bentuk untuk Pembahagian Medan Elektrik yang Seragam

Ujian membuktikan bahawa semakin tinggi tahap voltan, semakin tinggi kekuatan medan elektrik setempat semasa ujian tahanan voltan frekuensi kuasa, kadang-kadang disertai dengan bunyi pelampungan corona yang ketara. Menurut peraturan, selagi tiada pelampungan gangguan, ujian dianggap lulus. Walau bagaimanapun, kekuatan medan elektrik setempat yang tinggi boleh mempengaruhi kebolehan produk untuk menahan overvoltase semasa operasi normal. 

Oleh itu, reka bentuk produk harus memberi keutamaan untuk mencapai pembahagian medan elektrik yang seragam, mengelakkan konsentrasi medan setempat. Dari pengalaman praktikal, membentuk konduktor untuk mencapai medan yang seragam adalah efektif. Untuk hujung busbar yang dipotong, gunakan mesin penggerinda bentuk untuk memproses hujung menjadi sudut bulat. Untuk hujung busbar di dalam kotak kontak, bentuknya dahulu menjadi bentuk separuh bulat, kemudian giling menjadi sudut bulat. Di mana keadaan membolehkan, pasang penutup penyekat logam di luar kontak bunga meja pemutus litar, atau tanam anyaman penyekat logam semasa pencetakan kotak kontak. Langkah-langkah ini boleh efektif menyamakan pembahagian medan elektrik, menekan puncak medan, dan meningkatkan tahap isolasi.

1.4 Penggunaan Bahan Isolasi dengan Jarak Merayap Panjang

Bahan isolasi seperti semburan dinding, kotak kontak, dan insulator sokongan mesti mempunyai sirip yang diperbesar dan jarak merayap yang cukup untuk memenuhi keperluan isolasi 24kV. Terutamanya dalam reka bentuk kotak kontak, kain penyekat logam mesti ditambah, dan rongga dalaman harus menggunakan struktur lidah untuk mengelakkan masalah yang wujud dalam struktur cincin, yang tidak dapat menekan kondensasi dan akumulasi pencemaran semasa operasi.

2. Reka Bentuk Unit Utama Cincin SF6 24kV yang Diisolasi Gas

Unit utama cincin SF6 24kV yang diisolasi gas asing bermula awal; syarikat seperti Siemens dan ABB memperkenalkannya pada awal tahun 1980-an. Ini kerana banyak negara asing menggunakan 24kV sebagai voltan pengagihan medium-voltan utama. Produk mereka canggih, berprestasi tinggi, dan sangat boleh dipercayai. Unit utama cincin SF6 24kV yang diisolasi gas domestik baru berkembang dalam beberapa tahun kebelakangan ini. Terhad oleh pelbagai keadaan, produk masih dalam peringkat penyelidikan, pembangunan, dan ujian.

Disebabkan sifat canggih teknologi unit utama cincin SF6 24kV yang diisolasi gas, struktur dan reka bentuk isolasi mereka mesti mengambil pengalaman matang asing. Berikut adalah beberapa cadangan tentang struktur produk dan reka bentuk isolasi:

2.1 Fokus pada Kerasionalan Struktur

Kerana semua bahagian hidup dan pemutus litar dalam unit utama cincin SF6 24kV yang diisolasi gas tersegel dalam enklosur stainless steel yang diisi dengan gas SF6, mereka padat. Dalam reka bentuk struktur, kekuatan isolasi dan kelembapan gas isolasi mesti dipertimbangkan sepenuhnya untuk merancang dimensi kabinet secara rasional. Unit harus mempunyai fungsi lengkap, mudah digunakan, dan struktur yang ringkas.

2.2 Keterluasan Konfigurasi

Reka bentuk konfigurasi mesti mempunyai keterluasan. Sejauh mana, kualiti produk dan potensi untuk diterima luas bergantung pada fleksibilitas konfigurasinya. Reka bentuk standard, modular membolehkan peluasan kiri dan kanan yang fleksibel.

2.3 Kebolehpercayaan Reka Bentuk Isolasi

Risiko utama untuk unit utama cincin SF6 24kV yang diisolasi gas adalah penurunan prestasi isolasi. Faktor yang menyebabkan penurunan isolasi termasuk: kebocoran gas SF6; bahan isolasi polimer atau penyegelan mempunyai permeabiliti tertentu terhadap gas yang berbeza (seperti uap air), menyebabkan kondensasi yang tidak dapat diterima pada dinding dalam bekas; kawalan kandungan kelembapan dalam gas SF6; dan retakan pada komponen isolasi.

Untuk mencegah penurunan isolasi, langkah-langkah yang sepadan mesti diambil, seperti: pembuatan bekas gas dari stainless steel menggunakan penyambungan las penuh, tanpa membuka lubang tertutup; membuat semburan sambungan kabel dari resin epoxy dicetak dan menyambungkannya secara integral dengan bekas; meningkatkan segel bekas gas untuk mengurangkan penetrasi uap air; mengukur kandungan kelembapan secara berkala dengan pengujian kelembapan SF6, meletakkan jumlah desikan yang sesuai dalam enklosur tertutup, dan membakar semua komponen mengikut suhu dan masa yang ditetapkan; semasa mengosongkan dan mengisi ulang peralatan pemutus litar SF6, membersihkan saluran pengisian dengan gas N2 atau SF6 tinggi kepekatan; dan mengurangkan tekanan mekanikal dalaman pada komponen isolasi untuk mencegah penuaan dan retakan. Langkah-langkah ini akan secara efektif meningkatkan kebolehpercayaan isolasi.

3. Kesimpulan

Walaupun struktur dan reka bentuk isolasi peralatan pemutus litar tegangan tinggi 24kV berdasarkan pada peralatan pemutus litar 12kV, keperluannya jauh lebih tinggi. Selain itu, disebabkan pengalaman operasi praktikal yang tidak mencukupi, semua faktor pengaruh mesti dipertimbangkan sepenuhnya semasa proses reka bentuk untuk memenuhi piawaian produk.