Nykyiset sovellukset ja tulevat trendit tiivisteen eristettyihin rengasmuotoisiin yksiköihin (RMU)

1. Keskitason jakeluverkkojen tiivisteiden ympyrämäisten pääteyksiköiden nykyinen sovellus

1.1 Laaja soveltaminen kaupunkiasuinalueilla

Keskitason tiivisteen ympyrämäisten pääteyksiköiden (RMU) tärkeimmät komponentit koostuvat pääasiassa kuormituksen kytkimestä ja sähköjohtimusta. Nämä yksiköt tarjoavat useita etuja, kuten yksinkertaisen rakenteen, kompaktin koon ja suhteellisen alhaisen hinnan. Lisäksi ne parantavat tehokkaasti sähköntuotannon laadun sekä sähköntarjonnan luotettavuuden ja turvallisuuden. Havainnoista on havaittu, että keskitason RMU:n maksimisuljettu virta on 1250A, tyypillisellä arvolla 630A. Erilaisia eristysvälineitä käyttäen RMU:t jaetaan yleensä kahteen tyyppiin: ilmaeristettyihin ja SF₆-kaasueristettyihin. Niitä käytetään pääasiassa kuormituksen virtasuuntien kytkemiseen ja lyhythdysvirtojen keskeyttämiseen, ja ne tarjoavat myös tiettyjä ohjaus- ja suojatoimintoja.

1.2 Vakuuttavat eristyserot vakiovirtakytkimiä käyttävillä RMU:eilla

Ilmaeristettyjen RMU:issa käytetyt kuormituksen kytkimet sisältävät neljä tyyppiä: kaasumuodostavia, tiivistettyä ilmaa, vakiovirtaa ja SF₆. Näistä SF₆-kuormituskytkimet toimivat pääasiallisina kytkiminä ilmaeristettyissä RMU:issa. Suljetuissa asennuksissa olevilla kuormituskytkimillä on yleensä kolme toimintasijaintia: kuormituksen keskeyttäminen, luotettava maayhdistys ja piirin eristys.

1.3 Parannettu käytännön soveltamistaso

Yleisesti ottaen RMU:t ovat kompakteja. Tämän ominaisuuden vuoksi useimmat kuormituskytkimet (yleensä korkeajännitekytkimet) ovat suhteellisen yksinkertaisia rakenteeltaan ja varustettuja korkeajännitteisiin sähköjohtimukseen. RMU:n normaali toiminta perustuu pääasiassa kuormituskytkimiin, kun taas lyhythdysvirrat keskeytetään sähköjohtimuksesta. Nämä kahden komponentin tehokas yhdistelmä maksimoitsee suluttimien korvaamisen, vaikkakin rajoitetussa kapasiteettivalikoimassa.

2. Tiivisteiden ympyrämäisten pääteyksiköiden kehityssuunnat ja tekniset ominaisuudet

2.1 Sylinteritekniikan tehokas soveltaminen

Epoxyharjakset ovat yleisesti käytettyjä materiaaleja tiivisteen eristyksessä, kun taas vakio toimii kaaren sammutusvälineenä. Kuorman ja virran eristyksen tehostaakseen toimintamekanismi on käynnistettävä asianmukaisesti, jotta voimavarantoja voidaan hallita tehokkaasti, suojellen siten laitteita ja henkilöstöä. Tiiviste vähentää merkittävästi vaiheen ja maan välisen eristysvälimatkan switchgearissa, lyhentäen ilmaeristysvälimatkaa 125 mm muutamaan millimetriin. Ilman SF₆-kaasua kokonaiskoko on pienempi verrattuna perinteisiin C-GIS:iin. Lisäksi suhteellisen yksinkertaisen toimintamekanismin käyttö vähentää tehokkaasti komponenttien määrää, parantaen laitteen luotettavuutta.

2.2 Tiivisteiden RMU:iden tekniset ominaisuudet

SF₆-kytkimiä ja SF₆-kaasueristettyjä RMU:ja käyttävien ilmaeristettyjen RMU:jen verrattuna tiivisteiden RMU:illa on useita etuja: ensiksi, huoltohuoneen rakenne on yksinkertaisempi. Painepuskurien, painelaskureiden, täyttöventtiilien ja muiden kaasuliittyvien komponenttien poistamalla RMU:n luotettavuus paranee merkittävästi, huoltokustannukset vähennevät ja kytkimen toimintatila paranee tehokkaasti. Toiseksi, päätiesovellus on varustettu eristyskomponentilla, tarjoten selkeästi näkyvän katkon. Tiiviste käyttää pääasiassa epoxyharjakseen ja eristysputkeit. Nämä materiaalit vähentävät tehokkaasti SF₆-liukenemista kylmissä alueissa ja lämpötilan kasvun haitallisia vaikutuksia kuumissa alueissa, osoittaen laajaa soveltuvuutta äärimmäisissä olosuhteissa.

3. Tiivisteiden ympyrämäisten pääteyksiköiden huomioon otettavat kysymykset

3.1 Eristys- ja pintakäsittelytekniikat

Osittaisen sähköiskun muodostumisen mekanismin mukaan tiivisteiden sisäiset sähköiskut johtuvat pääasiassa tyhjiöiden olemassaolosta. Nykyiset tiiviitystekniikat kattavat yleensä metallimuovien esilämmityksen, esilämmitysten osien asettamisen muoviin, hitaan injektion tyhjiössä ja kuivatuksen. Tämä prosessi ei ole vain tehottomaa, vaan myös kalliia. Epätäydellinen kuplien poisto voi aiheuttaa monia tyhjiöitä tiivisteeseen, mikä saattaa aiheuttaa osittaisen sähköiskun toiminnassa, pitkäaikaisen eristyskomponenttien rikkoutumisen ja vaikuttaa laitteen turvalliseen ja luotettavaan toimintaan.

Siksi on otettava käyttöön edistynyt, korkea laatua ja tehokasta epoxyharjakseen tiiviitysteknologia. Lisäksi, koska pintakansi suoraan vaikuttaa laitteen suorituskykyyn, on käsiteltävä pintakansitekniikkaa eli pintakansi -kysymystä suunnittelun ja tuotannon aikana. Pintakansi materiaalien eristämiseksi on tarkoitus tarjota luotettava maayhdistys tiivisteille, vähentää ympäristötekijöiden vaikutusta ja parantaa tuotteen suorituskykyä. Nykyisin monet markkinoiden tiivisteiden RMU:t puuttuvat asianmukaisesta pintakäsittelystä, mikä johtaa korkeisiin osittaisiin sähköiskuihin tuotetuissa tuotteissa.

3.2 Käyttö- ja huollon kokemuksen puute

Tiivisteiden RMU:t ovat suhteellisen uusi teknologia. Koska sähköverkot eivät ole toteuttaneet tieteellisiä ja järkeviä kokeilutoimintoja, nykyinen yhteinen toimintavolyymi on pieni, toiminta-aika on lyhyt, ja provinssien verkosto yhdistyy epätäydellisesti. Esimerkiksi korkeassa lämpötilassa, korkeassa kosteudessa, rannikolla, korkeassa sademäärässä ja suurissa päivä- ja yölämpötilavaihteluissa käytännön ongelmat on käsiteltävä. On kerättävä kattava työkokemus koko maassa, jotta tiivisteiden RMU:ille voidaan tehdä kohdennettuja ja ennakoivia parannuksia, jatkuvasti parantaen tuotteen turvallisuutta ja vakautta.

3.3 Tiivisteiden RMU-laitteiden kehitys

Viime vuosina Kiinan jakeluverkon nopea kehitys on merkittävästi parantanut jakeluverkon teknistä tasoa. SF₆-kaasu on laajasti käytetty keskitason RMU:issa. Kiinan nykyisen kehitystilanteen perusteella SF₆-kaasu tarjoaa parhaan kokonaissuorituskyvyn. Kuitenkin ympäristönsuojan ja luonnonsuojelun tärkeyden lisääntyessä SF₆-kaasun laaja käyttö RMU:issa aiheuttaa tiettyjä ympäristöhaittoja ja potentiaalisia riskiä ihmisten terveydelle. Siksi SF₆-kaasulla varustettujen RMU:iden käytön vähentäminen ja tiivisteiden RMU:iden edistäminen tulevat olemaan tärkeä tavoite korkeajännitekytkimien kehitykselle. Kotimaan valmistajat ovat ennustaneet tämän trendin ja ovat asteittain aloittaneet tiivisteiden RMU-tuotteiden kehittämisen ja tuotannon.

3.4 Eristysmoduulin rakenteen optimointi

Eristysmoduulin rakennetta on suunniteltava niin, että se vastaa toiminnallisia, tarkastustarpeita ja asennustarpeita, pyrkien samaan aikaan vähentämään materiaalikulutusta ja estämään residuaalinen stressi. Residuaalisen stressin läsnäolo voi aiheuttaa sisäisiä ja ulkoisia rakoja tiivisteiden komponenteissa, mikä johtaa osittaiseen sähköiskuun toiminnassa ja mahdolliseen eristysromahdukseen. Siksi on välttämätöntä tutkia syvällisesti eristysmoduulien kokonaistrukturin, paksuuden ja siirtymien, ottaen huomioon lämpövedyn käsitteet.

3.5 Suojakerrosten suunnittelu ja tutkimus

Ulkoisen suunnittelun ensisijainen tarkoitus on suunnitella metallisiä suojakerroksia maayhdistykseen: ensiksi, jos eristyksessä tapahtuu vika, rajoittaa lyhythdysvirtoja vain vaihe-maan väliseksi, vähentäen kaarienergiaa ja vian riskiä; toiseksi, ylläpitää eristyksen suorituskykyä missä tahansa ympäristössä ilman moduulin ulkopuolen puhdistamista, varmistaa muuttumaton sähkökentän jakautuminen, jopa metallisilla vieraslajeilla laiterunkossa.

4. Tiivisteiden ympyrämäisten pääteyksiköiden teknologian kehityssuunnat

4.1 Uusien korkeasuorituskykyisten eristysmateriaalien kehittäminen

Vaikka epoxyharjakset toimivat hyvin tiivisteen eristysmateriaalina, tyhjiössä tapahtuva kaarien tukkiessa prosessi voi vahingoittaa raaka-aineita. Siksi on välttämätöntä kehittää edistynympiä epoxyharjakset, jotka ylittävät nykyisten materiaalien ominaisuudet. Vuonna 2014 lehdessä Science julkaistiin artikkeli uuden kierrätettävän thermosetting polymerin löydöstä, mikä oli merkittävä edistysaskel "polysalicylaatti" thermosetting plastien kierrätyksessä. Tämä polymeeri osoittaa korkeaa kierrätettävyyttä, ratkaisee ongelman, että thermosetting plastit olivat aiemmin kierrättämättömiä. Seuraavan vuosikymmenen aikana uudet tuotteet käyttävät yhä enemmän kierrätettäviä thermosetting materiaaleja.

4.2 Sisäisten komponenttien rajapinnan yhdistämistapojen tutkimus

Koska tiivisteiden RMU:t valmistetaan päävirtapiirien ja asennusosien tiivistämällä tiivisteen sisään, upotettujen komponenttien joustamatonta luontea vaaditaan standardoituja yhteyksiä eri valmistettujen elementtien välillä. RMU:n kokonaisrakennetta on lineaarinen, ja yhdistävät johtimet on tiivistettävä epoxyharjakseen, vaatimalla tiettyä vapautta tuotteen järkevyydessä. Ratkaistakseen tämän, on ehdotettu rajapintatekniikka, joka käyttää silikonikumiateriaalia porttien ja johtimien yhdistämiseen. Tämä menetelmä mahdollistaa standardoinnin, antaa komponenttien yhdistää ja järkevän konfigurointi, vähentää koko eristyskotelon suunnittelun monimutkaisuutta.

4.3 Tiivisteiden RMU:iden markkinointinäkymät

Tiivisteiden RMU:t ovat yksinkertaisia rakenteeltaan, kompakteja, myrkyttömiä, pilaantumattomia ja ympäristöystävällisiä, vastaavat globaalia vihreää kehityskonseptia. Kuitenkin tuotteen onnistumiseksi valmistajien on saatava voittoja myynnistä, joten markkinointi on avainasemassa. Asiakkaiden tarpeiden ymmärtäminen ja täyttäminen on avainasemassa uusien tuotteiden menestyksessä. Tiivisteiden tuotteiden soveltamisnäkymät analysoidaan asiakastarpeiden perusteella.

4.3.1 Tuotteet, jotka vastaavat kuluttajien tarpeita

Käytössä kuluttajat vaativat ensin, että tuotteen tekniset parametrit noudattavat asianmukaisia standardeja (teknisiä spesifikaatioita, kansallisia ja alan standardeja jne.) ja saavat kansallisen sähköalan sertifiointin. Koska tiivisteiden tuotteille ei tällä hetkellä ole erityisiä standardeja, valmistajien on autettava luomaan kansallisia tai alan standardeja. On raportoitu, että 31. joulukuuta 2002 mennessä noin 15 miljoonan tonnin tiivisteiden tuotteiden hakemukset olivat jätetty.

4.3.2 Korkeat vaatimukset jakeluverkon tuotteisiin

Keskitason jakeluvarusteet ovat laajasti käytettyjä sähköverkoissa. Verkkoinfrastruktuurin jatkuvan laajentumisen myötä keskitason varusteiden kysyntä kasvaa pääverkkojen ja loppukäyttäjien välisen siltauksena. Käyttäjät vaativat tuotteita, jotka ovat pitkäikäisiä, sopeutuvia ympäristöön, ympäristöstandardeihin, kompakteja, helppokäyttöisiä, taloudellisesti edullisia ja luotettavia toiminnassa.

Tiivisteiden RMU:t ovat kompakteja, yksittäiset kuormituskytkimen kabinetit mitataan 860 mm (syvyys) × 420 mm (leveys) × 1200 mm (korkeus) tai 850 mm (syvyys) × 500 mm (leveys) × 1600 mm (korkeus). Niiden koko on välillä ilmaeristettyjen kytkimien kokoja. Yllä mainitun teknisen suorituskyvyn perusteella tiivisteiden RMU:t tarjoavat parannettua henkilöturvallisuutta. Kuitenkin niiden lyhyen toimintahistorian vuoksi vain rajallinen määrä on palveluun Kiinan tehtaissa. Rajallisten toimintatietojen vuoksi ei ole mahdollista arvioida epoxyeristys vanhentumista tai määrittää tarkastuskierroksia.

Jotkut kotimaan laitevalmistajat takaisevat tuotteen ikäksi yli 20 vuotta edistyneillä tuotantomäärityksillä (tehdas, mallit, automaattinen laserhitaus). Tämä edustaa kilpailuetua. Taloudellisesti nykyinen tiivisteiden koteloiden tuotanto vaatii merkittävää investointia erityislaitteisiin, malleihin ja materiaaleihin, mikä johtaa korkeampaan markkinahintaan. Lisäksi, koska sähköjärjestelmät pääasiassa käyttävät laitteiden tarjouksia keskittyen mataliin hintoihin, SF₆-RMU-moduulit ovat yhä kilpailukykyisempiä, mikä tekee tiivisteiden RMU:iden markkinoilla vahvistumiselle vaikeaksi lyhyellä aikavälillä.

4.3.3 Tuotteiden ympäristövaatimukset

Useimmissa alueissa käyttäjät vaativat normaalin toimintaympäristön, jossa lämpötila ei ylitä 40°C eikä pudota alle -10°C. Kuitenkin globaalisti kasvavan luonnonkatastrofien taajuuden myötä käyttäjien vaatimukset ovat nousseet. Esimerkiksi tiivisteiden RMU:t, jotka asennetaan ankarissa olosuhteissa, on oltava täysin suljettuja ja huoltovapaata, varmistamalla täysi eristys. Suluttimien laitteet on oltava ankarissa olosuhteissa, pöly- ja kosteuskestävät, lyhytaikaisesti upotettavissa ja parannettu tärinäresistenssi.

Kytkimien sisäisten komponenttien tiivistäminen epoxyharjakseen lisää merkittävästi eristysmateriaalien dielektristä vahvuutta, estäen sen heikentymisen kuljetuksen ja käytön aikana tärinän vuoksi. SF₆-kaasulla varustettujen RMU-tuotteiden verrattuna jotkut valmistajat ovat suorittaneet testejä Qinghai:ssa ja rannikolla kosteissa alueissa, sekä korkeuksissa noin 4000 metriä, saavuttaen IP68-suoja-arvosanat. Siksi tiivisteiden RMU-tuotteet vastaavat paremmin ympäristövaatimuksia.

5. Johtopäätös

Kiinan tiivisteiden RMU:iden nykyisen kehitystilanteen perusteella eristysteknologia on suhteellisen kypsää, joka tehokkaasti ratkaisee ilma- ja kaaseristettyjen RMU:iden puutteet, ja sopii erityisesti korkean korkeuden alueille. Tiivisteiden RMU:iden käyttö edistää tehokkaasti Kiinan sähköverkon kehitystä ja edistää kestävää sosioekonomista kehitystä. Ympäristönsuojelun kasvavan huomion myötä voidaan uskoa, että tiivisteiden RMU:illa on laaja soveltamisala.