Текущи приложения и бъдещи тенденции на твърдоизолираните кръгови разпределителни уреди (RMUs)

1.Текущо състояние на приложението на твърдоизолираните кръгови разпределителни устройства в средновoltageните разпределителни мрежи

1.1 Широко приложение в градски жилищни райони

Основните компоненти на средновoltageните кръгови разпределителни устройства (RMU) се състоят предимно от нагласяващи ключове и предпазни пръстени. Тези устройства предлагат няколко предимства, включително проста конструкция, компактен размер и относително ниска цена. Освен това те ефективно подобряват качеството на електроенергията и повишават надеждността и безопасността на електропитането. Наблюденията показват, че максималният номинален ток за средновoltageни RMU е 1250А, с типична стойност 630А. В зависимост от изолиращата среда, RMU обикновено се класифицират в два типа: въздушно-изолирани и SF₆ газово-изолирани. Те се използват основно за комутиране на токовете на нагрузката и прекъсване на токовете на коротко замыкание, а също така предоставят определени функции за управление и защита.

1.2 Вакуумните награзни ключове RMU осигуряват надеждни изолационни разстояния

Награзните ключове, използвани във въздушно-изолираните RMU, включват четири типа: газопродуцентни, компресорни, вакуумни и SF₆. Сред тях, SF₆ награзните ключове служат като основни ключове във въздушно-изолираните RMU. Награзните ключове в запечатани капсули обикновено имат три оперативни позиции: прекъсване на тока на нагрузката, надеждно заземяване и изолация на цепката.

1.3 Подобрена ниво на практически приложение

Обикновено RMU имат компактен дизайн. Учитывайки тази характеристика, повечето награзни ключове (обикновено високовoltageни ключове) имат относително проста конструкция и са оборудвани с високовoltageни предпазни пръстени. Нормалната работа на RMU в основата се основава на награзните ключове, докато токовете на коротко замыкание се прекъсват ефективно от предпазните пръстени. Ефективното комбиниране на тези две компоненти максимизира заместването на автоматичните ключове, макар че такова заместване е ограничено до специфични диапазони на капацитет.

2.Развитие и технически характеристики на твърдоизолираните кръгови разпределителни устройства

2.1 Ефективно приложение на технологията за капсулиране на полюсите

Епоксидната смола обикновено се използва като основен изолиращ материал в твърдата изолация, а вакуумът служи като среда за гасене на дъга. За да се постигнат ефективно функции като нагрузка и изолация на тока, механизът за управление трябва да бъде правилно активиран, за да позволи ефективно контролиране на системата за разпределение на енергията, допълнително защитавайки оборудването и безопасността на персонала. Твърдата изолация значително намалява разстоянието между фаза и земя във въздушната изолация, съкращавайки въздушните изолационни разстояния от 125 мм до само няколко милиметра. Без SF₆ газ, общият обем е намален в сравнение с традиционните C-GIS. Освен това, използването на относително прост механизъм за управление ефективно намалява броя на компонентите, подобрявайки надеждността на оборудването.

2.2 Технически характеристики на твърдоизолираните RMU

В сравнение с въздушно-изолираните RMU с SF₆ ключове и SF₆ газово-изолираните RMU, твърдоизолираните RMU предлагат няколко предимства: Първо, конструкцията на корпуса е по-проста. Отстранявайки наляганати резервоари, манометри, напълняващи вентили и други компоненти, свързани с газ, надеждността на RMU е значително подобрена, разходите за поддръжка са намалени, а работното състояние на ключа е ефективно подобрено. Второ, основният ключ е оборудван с изолационен компонент, предоставящ ясно видимо прекъсване. Твърдата изолация използва основно епоксидни смолени рукави и изолационни тръби. Тези материали ефективно намаляват ликвидацията на SF₆ в студени области и намаляват неблагоприятните ефекти от термично разширяване в горещи области, демонстрирайки широка приложимост в екстремни условия.

3.Проблеми, които изискват внимание в твърдоизолираните кръгови разпределителни устройства

3.1 Изолация и технология за покритие на повърхността

Според механизма на формиране на частични разряди, вътрешните разряди в твърдата изолация се дължат главно на наличието на празнини. Съвременните технологии за запечатване обикновено включват предварително загряване на метални форми, поставяне на предварително загрети компоненти в формата, бавно инжектиране под вакуум и хардуване. Този процес не е единствено неефективен, но и скъп. Непълното премахване на мехури може да доведе до множество празнини в твърдата изолация, което може да причини частични разряди по време на работа, водейки до дългосрочно пукане на изолационни компоненти и влияйки на безопасната и надеждна работа на оборудването.

Затова трябва да се въведе напредналата, висококачествена и ефективна технология за капсулиране с епоксидна смола. Освен това, тъй като повърхностната защита直接影响翻译的完整性，我将继续完成剩余部分的翻译：

因此，必须引入先进的、高质量和高效的环氧树脂封装技术。此外，由于表面屏蔽直接影响设备性能，在设计和生产过程中必须解决表面屏蔽问题，即表面屏蔽技术。绝缘材料表面金属化的目的在于为固体绝缘部件提供可靠的接地，减少环境因素的影响，并提高产品性能。目前市场上相当一部分固体绝缘环网柜缺乏适当的表面处理，导致供应产品的局部放电量较高。

3.2 缺乏运行和维护经验

固体绝缘环网柜是一项相对较新的技术。由于电网缺乏科学合理的试运行安排，目前总运行量较小，运行时间短，省级电网连接不完整。例如，在高温、高湿度、沿海、多雨、昼夜温差大的地区，需要解决实际问题。全国范围内必须积累全面的工作经验，对固体绝缘环网柜进行有针对性和前瞻性的改进，不断提高产品的安全性和稳定性。

3.3 固体绝缘环网柜设备的发展

近年来，随着中国配电网的快速发展，配电系统的整体技术水平显著提高。SF₆气体在中压环网柜中得到了广泛应用。从中国目前的发展状况来看，SF₆气体的整体性能最佳。然而，随着环保意识的增强和自然保护的重要性日益凸显，SF₆气体在环网柜中的广泛使用带来了一定的环境危害和潜在的人体健康风险。因此，减少SF₆气体环网柜的使用并推广固体绝缘环网柜将成为高压开关设备发展的主要目标。国内制造商已经预见了这一趋势，并逐渐开始开发和生产固体绝缘环网柜产品。

3.4 绝缘模块结构设计优化

绝缘模块的结构设计在满足功能、检验和安装要求的同时，应尽量减少材料消耗，防止残余应力。残余应力的存在会导致固体绝缘部件内部和外部出现裂纹，运行时可能导致局部放电，甚至绝缘击穿。因此，有必要深入研究绝缘模块的整体结构、厚度和过渡，考虑散热理念。

3.5 屏蔽层的研究与设计

外部设计的主要目的是规划金属屏蔽接地：首先，在绝缘失效时，将短路故障限制在相间对地，减少电弧能量和故障风险；其次，在任何环境中保持绝缘性能，无需清洁模块外表面，即使柜内有金属异物也能确保电场分布不变。

4.固体绝缘环网柜技术的发展方向

4.1 新型高性能绝缘材料的开发

尽管环氧树脂作为固体绝缘材料表现良好，但在真空陶瓷灭弧室内的浇注过程可能会损坏原材料。因此，开发超越当前材料特性的先进环氧树脂是必要的。2014年，《科学》杂志发表了一篇关于发现一种新型可回收热固性聚合物的文章，标志着“聚水杨酸”热固性塑料的回收取得了重大进展。这种聚合物具有高可回收性，解决了热固性塑料以前不可回收的问题。在未来十年，新产品将越来越多地使用可回收热固性材料。

4.2 内部组件接口连接方法的研究

由于固体绝缘环网柜通过将主电路导体和安装部件封装在固体绝缘材料中制造，嵌入部件的刚性要求不同铸件之间的标准化连接。环网柜的整体配置是线性的，连接导体必须用环氧树脂浇注，需要在产品合理化过程中有一定的自由度。为此，提出了一种使用硅橡胶材料的门-导体连接接口技术。这种方法实现了标准化，使组件可以互连并合理配置，减少了整体绝缘外壳的设计复杂性。

4.3 固体绝缘环网柜的市场推广前景

固体绝缘环网柜具有结构简单、体积小、无毒、无污染、环保的特点，符合全球绿色发展的理念。然而，要使产品成功，制造商必须从销售中获利，因此市场应用是一个关键焦点。了解并满足用户需求对于新产品的成功引入至关重要。根据用户需求分析固体绝缘产品的应用前景。

4.3.1 满足消费者需求的产品

在使用过程中，用户首先要求产品的技术参数符合相关标准（技术规范、国家标准、行业标准等），并获得国家电力行业的认证。目前尚无针对固体绝缘产品的具体标准，制造商必须协助制定国家标准或行业标准。据报道，截至2002年12月31日，约有1500万吨固体绝缘产品的索赔已提交。

4.3.2 配电网产品用户的高要求

中压配电设备是电网中广泛使用的基本组成部分。随着电网基础设施的不断扩展，作为主网与终端用户之间的桥梁，对中压设备的需求不断增加。用户要求产品具有长寿命、强环境适应性、符合环保标准、体积小、安装方便快捷、经济实惠以及可靠的操作历史。

固体绝缘环网柜尺寸紧凑，单个负荷开关柜单元尺寸为860毫米（深度）× 420毫米（宽度）× 1200毫米（高度）或850毫米（深度）× 500毫米（宽度）× 1600毫米（高度）。其尺寸介于空气绝缘开关柜之间。基于上述技术性能，固体绝缘环网柜提供了增强的人员安全性。但由于其运行历史相对较短，目前在中国几个工厂中只有少量单位在运行。由于运行数据有限，目前无法评估环氧绝缘的老化情况或确定检查周期。

一些国内设备制造商通过先进的生产设备（车间、模具和自动化激光焊接）保证产品寿命超过20年，这代表了一个竞争优势。从经济角度来看，目前生产固体绝缘外壳需要大量投资专门设备、模具和材料，导致市场价格较高。此外，由于电力系统主要采用低价竞标的方式采购设备，SF₆环网柜模块变得越来越具有成本竞争力，使得固体绝缘环网柜在短期内难以在市场上占据主导地位。

4.3.3 产品环境要求

在大多数地区，用户要求正常工作环境不超过40°C且不低于-10°C。然而，全球自然灾害频发，提高了用户的要求。例如，安装在恶劣环境中的环网柜必须完全封闭且免维护，确保完全绝缘。断路器设备必须表现出强环境适应性、防尘、防潮、短期浸水保护和增强的抗震能力。

用环氧树脂浇注断路器内部组件显著提高了绝缘材料的介电强度，防止运输和使用过程中的振动导致的降解。与气体绝缘环网柜产品相比，一些制造商在青海和沿海潮湿地区以及海拔约4000米的地方进行了测试，达到了IP68防护等级。因此，固体绝缘环网柜产品更好地满足了环境要求。

5.结论

基于中国固体绝缘环网柜目前的发展状况，绝缘技术相对成熟，有效解决了空气绝缘和气体绝缘环网柜的不足，适用于高海拔等特殊环境。采用固体绝缘环网柜可以有效促进中国电网的发展，为可持续经济社会发展做出贡献。随着环保意识的不断增强，可以自信地说，固体绝缘环网柜具有广阔的应用前景。

1.Текущо състояние на приложението на твърдоизолираните кръгови разпределителни устройства в средновoltageните разпределителни мрежи

1.1 Широко приложение в градски жилищни райони

Основните компоненти на средновoltageните кръгови разпределителни устройства (RMU) се състоят предимно от нагласяващи ключове и предпазни пръстени. Тези устройства предлагат няколко предимства, включително проста конструкция, компактен размер и относително ниска цена. Освен това те ефективно подобряват качеството на електроенергията и повишават надеждността и безопасността на електропитането. Наблюденията показват, че максималният номинален ток за средновoltageни RMU е 1250А, с типична стойност 630А. В зависимост от изолиращата среда, RMU обикновено се класифицират в два типа: въздушно-изолирани и SF₆ газово-изолирани. Те се използват основно за комутиране на токовете на нагрузката и прекъсване на токовете на коротко замыкание, а също така предоставят определени функции за управление и защита.

1.2 Вакуумните награзни ключове RMU осигуряват надеждни изолационни разстояния

Награзните ключове, използвани във въздушно-изолираните RMU, включват четири типа: газопродуцентни, компресорни, вакуумни и SF₆. Сред тях, SF₆ награзните ключове служат като основни ключове във въздушно-изолираните RMU. Награзните ключове в запечатани капсули обикновено имат три оперативни позиции: прекъсване на тока на нагрузката, надеждно заземяване и изолация на цепката.

1.3 Подобрена ниво на практически приложение

Обикновено RMU имат компактен дизайн. Учитывайки тази характеристика, повечето награзни ключове (обикновено високовoltageни ключове) имат относително проста конструкция и са оборудвани с високовoltageни предпазни пръстени. Нормалната работа на RMU в основата се основава на награзните ключове, докато токовете на коротко замыкание се прекъсват ефективно от предпазните пръстени. Ефективното комбиниране на тези две компоненти максимизира заместването на автоматичните ключове, макар че такова заместване е ограничено до специфични диапазони на капацитет.

2.Развитие и технически характеристики на твърдоизолираните кръгови разпределителни устройства

2.1 Ефективно приложение на технологията за капсулиране на полюсите

Епоксидната смола обикновено се използва като основен изолиращ материал в твърдата изолация, а вакуумът служи като среда за гасене на дъга. За да се постигнат ефективно функции като нагрузка и изолация на тока, механизът за управление трябва да бъде правилно активиран, за да позволи ефективно контролиране на системата за разпределение на енергията, допълнително защитавайки оборудването и безопасността на персонала. Твърдата изолация значително намалява разстоянието между фаза и земя във въздушната изолация, съкращавайки въздушните изолационни разстояния от 125 мм до само няколко милиметра. Без SF₆ газ, общият обем е намален в сравнение с традиционните C-GIS. Освен това, използването на относително прост механизъм за управление ефективно намалява броя на компонентите, подобрявайки надеждността на оборудването.

2.2 Технически характеристики на твърдоизолираните RMU

В сравнение с въздушно-изолираните RMU с SF₆ ключове и SF₆ газово-изолираните RMU, твърдоизолираните RMU предлагат няколко предимства: Първо, конструкцията на корпуса е по-проста. Отстранявайки наляганати резервоари, манометри, напълняващи вентили и други компоненти, свързани с газ, надеждността на RMU е значително подобрена, разходите за поддръжка са намалени, а работното състояние на ключа е ефективно подобрено. Второ, основният ключ е оборудван с изолационен компонент, предоставящ ясно видимо прекъсване. Твърдата изолация използва основно епоксидни смолени рукави и изолационни тръби. Тези материали ефективно намаляват ликвидацията на SF₆ в студени области и намаляват неблагоприятните ефекти от термично разширяване в горещи области, демонстрирайки широка приложимост в екстремни условия.

3.Проблеми, които изискват внимание в твърдоизолираните кръгови разпределителни устройства

3.1 Изолация и технология за покритие на повърхността

Според механизма на формиране на частични разряди, вътрешните разряди в твърдата изолация се дължат главно на наличието на празнини. Съвременните технологии за запечатване обикновено включват предварително загряване на метални форми, поставяне на предварително загрети компоненти в формата, бавно инжектиране под вакуум и хардуване. Този процес не е единствено неефективен, но и скъп. Непълното премахване на мехури може да доведе до множество празнини в твърдата изолация, което може да причини частични разряди по време на работа, водейки до дългосрочно пукане на изолационни компоненти и влияйки на безопасната и надеждна работа на оборудването.

Затова трябва да се въведе напредналата, висококачествена и ефективна технология за капсулиране с епоксидна смола. Освен това, тъй като повърхностната защита директно влияе на производителността на оборудването, проблемът с повърхностната защита, т.е. технологията за повърхностна защита, трябва да бъде решен при проектирането и производството. Целта на металозирането на повърхността на изолационните материали е да предостави надеждно заземяване на твърдите изолационни компоненти, да намали влиянието на околната среда и да подобри производителността на продукта. В момента значителна част от твърдоизолираните RMU на пазара нямат правилна обработка на повърхността, което води до високи нива на частични разряди в доставяните продукти.

3.2 Липса на опит в експлоатация и поддръжка

Твърдоизолираните RMU са относително нова технология. Поради липсата на научни и рационални планове за пробна експлоатация от страна на електроразпределителните мрежи, обща експлоатационна маса в момента е малка, експлоатационното време е кратко, а провинциалните мрежови връзки са непълни. Например, в региони с висока температура, влажност, крайбрежни области, високи валежи и големи суточни колебания на температурата, трябва да се решат практически проблеми. По цялата страна трябва да се натрупа обширна работна практика, за да се проведат целенасочени и предвиждани подобрения на твърдоизолираните RMU, като се подобрява непрекъснато безопасността и стабилността на продуктите.

3.3 Развитие на оборудването за твърдоизолираните RMU

През последните години, с бързото развитие на китайската разпределителна мрежа, техническото ниво на разпределителната система е значително подобренo. SF₆ газът е широко използван в средновoltageните RMU. Съгласно текущото развитие в Китай, SF₆ газът предлага най-добрия общ баланс. Обаче, с нарастването на осъзнаването за опазване на околната среда и важността на естествената консервация, широко използването на SF₆ газ в RMU представлява определени екологични опасности и потенциални рискове за човешкото здраве. Затова намаляването на използването на SF₆ газови RMU и насърчаването на твърдоизолираните RMU ще бъде основна цел за развитието на