Nuværende Anvendelser og Fremtidige Tendenser for Fastisolerede Ringhovedenheder (RMUs)

1. Nuværende anvendelsesstatus for fast isolerede ringhovedenheder i mellemspændingsfordelingsnet

1.1 Udbredt anvendelse i bybaserede boligområder

De kernekomponenter i mellemspændingsringhovedenheder (RMU'er) består hovedsagelig af belastningskontakter og sikringer. Disse enheder tilbyder flere fordele, herunder en simpel struktur, kompakt størrelse og relativt lav omkostning. Desuden forbedrer de effektivt spændingskvaliteten og øger pålideligheden og sikkerheden af strømforsyningen. Iagttagelser viser, at den maksimale nominelle strøm for mellemspændings RMU'er er 1250A, med en typisk værdi på 630A. Baseret på isoleringsmedier kan RMU'er generelt inddeles i to typer: luftisolerede og SF₆ gasisolerede. De bruges primært til skift af belastningsstrømme og afbrydelse af kortslutningsstrømme, og de giver også visse kontrol- og beskyttelsesfunktioner.

1.2 Vakuum belastningskontakt RMU'er giver pålidelige isoleringskløfter

Belastningskontakter, der anvendes i luftisolerede RMU'er, inkluderer fire typer: gasproducerende, komprimeret luft, vakuum og SF₆. Af disse fungerer SF₆ belastningskontakter som de primære kontakter i luftisolerede RMU'er. Belastningskontakter i tætte beholder har typisk tre driftspositioner: belastningsafbrydelse, pålideligt jordforbindelse og kredsløbsisolation.

1.3 Forbedret praktisk anvendelsesniveau

Generelt har RMU'er en kompakt design. Med denne karakteristik har de fleste belastningskontakter (typisk højspændingskontakter) en relativt simpel struktur og er udstyret med højspændingssikringer. Normal drift af RMU'er afhænger primært af belastningskontakter, mens kortslutningsstrømme effektivt afbrydes af sikringer. Den effektive kombination af disse to komponenter maksimerer erstatningen af kredsløbsafbrydere, selvom sådan erstatning er begrænset til specifikke kapacitetsområder.

2. Udviklingstrender og tekniske egenskaber for fast isolerede ringhovedenheder

2.1 Effektiv anvendelse af kapslet stangteknologi

Epoksidhars anvendes ofte som det primære isoleringsmateriale i fast isolation, med vakuum som buekvælende medium. For at effektivt opnå funktioner som belastnings- og strømisolation, skal driftsmekanismen korrekt aktiveres for at muliggøre effektiv kontrol af strømforsyningsystemet, hvilket yderligere beskytter udstyr og personers sikkerhed. Fast isolation reducerer betydeligt fasetil-jord isolationsafstanden i skrugelementer, forkorter luftisolationskløfter fra 125mm til blot få millimeter. Uden SF₆ gas er det samlede volumen mindre sammenlignet med traditionel C-GIS. Desuden reducerer anvendelsen af en relativt simpel driftsmekanisme effektivt antallet af komponenter, hvilket forbedrer udstyrs pålidelighed.

2.2 Tekniske egenskaber for fast isolerede RMU'er

Sammenlignet med luftisolerede RMU'er med SF₆ kontakter og SF₆ gasisolerede RMU'er, tilbyder fast isolerede RMU'er flere fordele: For det første er beholderstrukturen enklere. Ved at eliminere trykbeholdere, trykmålere, fyldventiler og andre gasrelaterede komponenter, bliver RMU'ernes pålidelighed markant forbedret, vedligeholdelsesomkostninger reduceret, og driftstilstanden for kontakt effektivt forbedret. For det andet er hovedkontakten udstyret med en isoleringskomponent, der giver en klart synlig afbrydelse. Fast isolation anvender hovedsageligt epoksidhars sleever og isoleringstuber. Disse materialer effektivt mildner SF₆ opløsning i kolde regioner og reducerer negative effekter fra termisk udvidelse i varme områder, hvilket demonstrerer bred anvendelighed i ekstreme miljøer.

3. Problemer, der kræver opmærksomhed i fast isolerede ringhovedenheder

3.1 Isolation og overfladebehandlings teknologi

I henhold til mekanismen for partielladnings dannelse, er interne ladninger i fast isolation primært forårsaget af tilstedeværelsen af tomrum. Nuværende tætningsmetoder indebærer normalt forvarming af metalformer, placering af forvarmede komponenter i formen, langsom injektion under vakuum, og hårdning. Dette process er ikke kun ineffektivt, men også kostbart. Ufuldstændig fjernelse af bobler kan føre til mange tomrum i fast isolation, hvilket potentielt kan forårsage partielladning under drift, hvilket fører til længerevarende sprækning af isoleringskomponenter og påvirker det sikre og pålidelige drift af udstyr.

Derfor må avanceret, højkvalitet og effektiv epoksidhars kapslingsteknologi introduceres. Desuden, da overfladebelægning direkte påvirker udstyrs præstation, må problemet med overfladebelægning - dvs. overfladebelægnings teknologi - løses under design og produktion. Formålet med at metallisere overfladen af isoleringsmaterialer er at give solid isoleringskomponenter et pålideligt jordforbindelse, minimere indvirkningen af miljøfaktorer og forbedre produktets præstation. I øjeblikket mangler en betydelig del af fast isolerede RMU'er på markedet passende overfladebehandling, hvilket resulterer i høje niveauer af partielladning i leverede produkter.

3.2 Mangel på drifts- og vedligeholdelses erfaring

Fast isolerede RMU'er er en relativt ny teknologi. På grund af mangel på videnskabelige og rimelige prøvedriftsarrangementer af strømnæt, er den nuværende samlede driftsmængde lille, driftstiden kort, og provinsiel nettilslutning ufuldstændig. For eksempel i højt temperatur, høj fugtighed, kyst, høj nedbør og store daglige temperatursvingninger regioner, skal praktiske problemer løses. Komplet arbejdserfaring skal opbygges nationalt for at foretage målrettet og fremtidsorienteret forbedringer af fast isolerede RMU'er, der konstant forbedrer produktets sikkerhed og stabilitet.

3.3 Udvikling af fast isoleret RMU udstyr

I de seneste år, med hurtig udvikling af Kinas fordelingsnet, har distributionsystemets teknologiniveau betydeligt forbedret. SF₆ gas har været bredt anvendt i mellemspændings RMU'er. Fra Kinas nuværende udviklingsstatus, tilbyder SF₆ gas den bedste samlede præstation. Dog, med øget bevidsthed om miljøbeskyttelse og vigtigheden af naturbevarelse, stiller den omfattende anvendelse af SF₆ gas i RMU'er visse miljøfarer og potentielle risici for menneskers sundhed. Derfor vil reduktionen af SF₆ gas RMU'er og fremme af fast isolerede RMU'er være et primært mål for udviklingen af højspændings skrugelementer. Indenlandske producenter har forudset denne tendens og har gradvis begyndt at udvikle og producere fast isolerede RMU produkter.

3.4 Optimering af isoleringsmodul strukturelt design

Designet af isoleringsmoduler må, samtidig med at det opfylder funktions-, inspektions- og installationskrav, sigte mod at reducere materialeforbrug og forhindre residualspænding. Tilstedeværelsen af residualspænding kan forårsage interne og eksterne sprækker i fast isoleringskomponenter, hvilket fører til partielladning under drift og potentielt isoleringsnedbrydning. Derfor er dybdegående forskning på det samlede struktur, tykkelse og overgang af isoleringsmoduler nødvendig, med hensyn til varmeafgiftskoncepter.

3.5 Forskning og design af skjoldlag

Det primære formål med eksternt design er at planlægge metal skjold jordforbindelse: for det første, i tilfælde af isolation mislykkes, for at begrænse kortslutningsfejl til fase til jord, reducere buenergi og fejlrisiko; for det andet, at opretholde isolationspræstation i ethvert miljø uden at kræve rensning af modulens ydre overflade, sikre uændret elektrisk feltfordeling, selv med metallegem i skabet.

4. Udviklingsretninger for fast isoleret ringhovedenhedsteknologi

4.1 Udvikling af nye højprestations isoleringsmaterialer

Selvom epoksidhar fungerer godt som et fast isoleringsmateriale, kan gøsprocessen i vakuum keramiske buekvælende kamre skade råmaterialer. Derfor er det essentiel at udvikle avancerede epoksidhars, der overgår nuværende materialeegenskaber. I 2014 offentliggjorde tidsskriftet Science en artikel om opdagelsen af et nyt genbrugeligt termostabil plast, som markerer en betydelig fremskridt i genbrug af "polysalicylat" termostabile plast. Denne polymer viser høj genbrugelighed, løser problemet, at termostabile plast tidligere ikke kunne genbruges. I de næste ti år vil nye produkter stadig mere anvende genbrugelige termostabile materialer.

4.2 Forskning på interne komponentgrænseflade forbindelsesmetoder

Da fast isolerede RMU'er produceres ved at kapsle hovedkredsløbsledere og montering dele inden for fast isolation, kræver ubøjeligheden af indlejrede komponenter standardiserede forbindelser mellem forskellige gøs elementer. Det samlede konfiguration af RMU'en er lineær, og forbindelsesledere skal gøses med epoksidhar, hvilket kræver en vis grad af frihed under produkt rationalisering. For at løse dette, foreslås en grænsefladeteknologi, der anvender silikon gummi materiale til port til leder forbindelser. Denne metode gør det muligt at standardisere, tillader komponenter at være forbundet og fornuftigt konfigureret, reducerer designkompleksiteten af det samlede isolerede beholder.

4.3 Markedsfremme udsigter for fast isolerede RMU'er

Fast isolerede RMU'er har en enkel struktur, kompakt størrelse, giftfri, forureningsfri drift og miljøvenlig, der passer til global grøn udviklingskoncept. Dog, for at et produkt skal lykkes, må producenter tjene penge på salg, gør markedsanvendelse et vigtigt fokus. Forståelse og opfyldelse af brugerbehov er afgørende for den succesfulde introduktion af nye produkter. Anvendelsesudsigterne for fast isolerede produkter analyseres baseret på brugere behov.

4.3.1 Produkter, der opfylder forbrugeres behov

Under anvendelse, kræver brugere først, at produktets tekniske parametre overholder relevante standarder (tekniske specifikationer, nationale og branchespecifikke standarder osv.) og erhverver certificering fra det nationale elindustri. Da der ikke findes specifikke standarder for fast isolerede produkter, må producenter hjælpe med at etablere nationale eller branchespecifikke standarder. Det rapporteres, at indtil den 31. december 2002, er krav for ca. 15 millioner tons fast isolerede produkter blevet indsendt.

4.3.2 Høje brugere krav for distributionsnet produkt

Mellemspændingsfordelningsudstyr er en grundlæggende komponent, der anvendes bredt i strømnæt. Med den fortsatte udvidelse af netinfrastruktur, vokser efterspørgslen på mellemspændingsudstyr som en bro mellem hovednet og slutbrugere. Brugere kræver produkter med lang levetid, stærk miljøtilpasning, overholdelse af miljøstandarder, kompakt størrelse, let og hurtig installation, økonomisk bekvemmelighed, og en pålidelig driftshistorik.

Fast isolerede RMU'er har kompakte dimensioner, med single belastningskontakt kabinetenheder, der måler 860mm (dybde) × 420mm (bredde) × 1200mm (højde) eller 850mm (dybde) × 500mm (bredde) × 1600mm (højde). Deres størrelse ligger mellem luftisolerede skrugelementer. Baseret på ovenstående tekniske præstation, fast isolerede RMU'er giver forbedret personlig sikkerhed. Men på grund af deres relativt korte driftshistorik, er kun en begrænset antal enheder i drift på flere kinesiske fabrikker. Givet den begrænsede driftsdata, er det i øjeblikket umuligt at evaluere aldring af epoksidisolering eller fastsætte inspektionscyklusser.

Nogle indenlandske udstyrsproducenter garanterer en produktlivstid på over 20 år gennem avancerede produktionsfaciliteter (workshops, former og automatiserede laser svelding). Dette repræsenterer en konkurrencemæssig fordel. Økonomisk set kræver den nuværende produktion af fast isolerede beholdere betydelig investering i specialiseret udstyr, former og materialer, hvilket resulterer i højere markedspriser. Desuden, da strømsystemer primært anvender udstyrsbudspriser med fokus på lave priser, er SF₆ RMU moduler blevet stadig mere kostbare, gør det vanskeligt for fast isolerede RMU'er at opnå markedsdominerende i den kort sigtede.

4.3.3 Produkt miljø krav

I de fleste regioner, kræver brugere normale driftsmiljøer, der ikke overstiger 40°C og ikke falder under -10°C. Men den øgede hyppighed af naturlige katastrofer globalt har hævet brugernes krav. For eksempel, RMU'er installeret i hårde miljøer må være fuldt lukket og vedligeholdelsesfri, sikre fuld isolation. Kredsløbsafbryderudstyr må vise stærk miljøtilpasning, støv- og fugtbestandighed, kortvarig dykning beskyttelse, og forbedret vibrationsbestandighed.

Gøs af indre komponenter af kredsløbsafbrydere med epoksidhar øger betydeligt dielektriske styrken af isoleringsmaterialer, forhindrer nedbrydning på grund af vibration under transport og drift. Sammenlignet med gasisolerede RMU produkter, har nogle producenter udført tests i Qinghai og kystlige fugtige regioner, samt i højder omkring 4000m, opnåede IP68 beskyttelsesklassifikation. Derfor opfylder fast isolerede RMU produkter bedre miljøkrav.

5. Konklusion

Baseret på den nuværende udviklingsstatus for fast isolerede RMU'er i Kina, er isolationsteknologien relativt moden, effektivt løser svaghederne ved luftisolerede og gasisolerede RMU'er, og er velegnet til specielle miljøer som høje regioner. Vedtagelsen af fast isolerede RMU'er kan effektivt fremme udviklingen af Kinas strømnæt og bidrage til bæredygtig socioøkonomisk udvikling. Med voksende opmærksomhed på miljøbeskyttelse, kan det med sikkerhed sige, at fast isolerede RMU'er har bred anvendelsespotentiale.