Kasalukuyang mga Application at mga Tren sa Kinabukasan ng Solid-Insulated Ring Main Units (RMUs)

1.Kasalukuyang Estado ng Paggamit ng Solid-Insulated Ring Main Units sa Medium-Voltage Distribution Networks

1.1 Malawakang Paggamit sa Urban Residential Areas

Ang pangunahing komponente ng medium-voltage ring main units (RMUs) ay binubuo ng load switches at fuses. Ang mga yunit na ito ay nagbibigay ng maraming mga abilidad, kabilang ang simpleng istraktura, maliliit na sukat, at relatibong mababang gastos. Bukod dito, sila ay nakakapag-improve ng kalidad ng enerhiya at nagpapataas ng reliabilidad at seguridad ng suplay ng kuryente. Ang mga obserbasyon ay nagpapakita na ang pinakamataas na rated current para sa medium-voltage RMUs ay 1250A, na may tipikal na halaga na 630A. Batay sa insulating media, ang RMUs ay karaniwang nakaklase sa dalawang uri: air-insulated at SF₆ gas-insulated. Ginagamit ang mga ito pangunahin para sa switching ng load currents at pagputol ng short-circuit currents, at nagbibigay din ng ilang kontrol at proteksyon functions.

1.2 Vacuum Load-Switch RMUs Nagbibigay ng Maasintas na Isolation Gaps

Ang mga load switch na ginagamit sa air-insulated RMUs ay may apat na uri: gas-generating, compressed-air, vacuum, at SF₆. Sa mga ito, ang SF₆ load switches ang nagsisilbing pangunahing switches sa air-insulated RMUs. Ang mga load switch sa sealed enclosures karaniwang may tatlong operational positions: load interruption, maasintas na grounding, at circuit isolation.

1.3 Pinahusay na Praktikal na Antas ng Paggamit

Kadalasan, ang mga RMUs ay may compact design. Dahil sa katangiang ito, ang karamihan sa mga load switches (karaniwang high-voltage switches) ay may relatibong simpleng istraktura at kasama ang high-voltage fuses. Ang normal na operasyon ng mga RMUs ay pangunahin nakasalalay sa load switches, habang ang short-circuit currents ay mabisa na napuputol ng fuses. Ang mabisa na kombinasyon ng mga komponenteng ito ay nagsisilbing maximum na pagsasalamin ng mga circuit breakers, bagaman ang ganitong pagsasalamin ay limitado sa tiyak na capacity ranges.

2.Mga Tren ng Pag-unlad at Teknikal na Katangian ng Solid-Insulated Ring Main Units

2.1 Mabisang Paggamit ng Encapsulated Pole Technology

Karaniwang ginagamit ang epoxy resin bilang pangunahing insulating material sa solid insulation, at ang vacuum ay ginagamit bilang arc-quenching medium. Upang mabisa na makamit ang mga function tulad ng load at current isolation, ang operating mechanism ay dapat na maayos na i-actuate upang makontrol nang mabisa ang power distribution system, na mas lalo pang nagpaprotekta sa equipment at kaligtasan ng mga tao. Ang solid insulation ay nagsisimula na mababa ang phase-to-ground insulation distance sa loob ng switchgear, na nagbabawas ng air insulation gaps mula 125mm hanggang sa ilang milimetro lamang. Walang SF₆ gas, ang kabuuang volume ay mas maliit kumpara sa traditional C-GIS. Bukod dito, ang paggamit ng isang relatibong simpleng operating mechanism ay mabisa na nagsisimulang bawasan ang bilang ng mga komponente, na nagpapataas ng reliabilidad ng equipment.

2.2 Teknikal na Katangian ng Solid-Insulated RMUs

Kumpara sa air-insulated RMUs na may SF₆ switches at SF₆ gas-insulated RMUs, ang solid-insulated RMUs ay nagbibigay ng maraming mga abilidad: Una, ang housing structure ay mas simpleng istraktura. Sa pamamagitan ng pag-alis ng pressure vessels, pressure gauges, filling valves, at iba pang gas-related components, ang reliabilidad ng mga RMUs ay lubhang nababawasan, ang maintenance costs ay nababawasan, at ang operational condition ng switch ay mabisa na napatataas. Pangalawa, ang main switch ay kasama ng isang isolation component, na nagbibigay ng malinaw na visible break. Ang solid insulation pangunahin ay gumagamit ng epoxy resin sleeves at insulating tubes. Ang mga materyales na ito ay mabisa na nagsisimulang bawasan ang liquefaction ng SF₆ sa malamig na rehiyon at nagbabawas ng adverse effects mula sa thermal expansion sa mainit na lugar, na nagpapakita ng malawak na aplikabilidad sa ekstremong kapaligiran.

3.Mga Issue na Kailangan ng Pansin sa Solid-Insulated Ring Main Units

3.1 Insulation at Surface Coating Technology

Ayon sa mekanismo ng partial discharge formation, ang internal discharges sa solid insulation ay pangunahin dahil sa presence ng voids. Ang kasalukuyang sealing techniques karaniwan ay kasama ang preheating ng metal molds, paglalagay ng preheated components sa mold, slow injection under vacuum, at curing. Ang prosesong ito ay hindi lamang inefektibo kundi mahal rin. Ang hindi kompleto na bubble removal ay maaaring magresulta sa maraming voids sa solid insulation, na maaaring magdulot ng partial discharge sa panahon ng operasyon, na nagdudulot ng long-term cracking ng insulation components at nag-aapekto sa safe at reliable operation ng equipment.

Kaya, kailangan ng advanced, high-quality, at efficient epoxy resin encapsulation technology. Bukod dito, dahil ang surface shielding ay direktang nakakaapekto sa performance ng equipment, ang issue ng surface shielding—i.e., surface shielding technology—ay dapat na isulong sa panahon ng disenyo at produksyon. Ang layunin ng metallizing ng surface ng insulation materials ay upang magbigay ng maasintas na grounding para sa solid insulation components, bumawasan ang impact ng environmental factors, at mapataas ang product performance. Kasalukuyan, ang malaking bahagi ng solid-insulated RMUs sa merkado ay kulang sa proper surface treatment, na nagreresulta sa mataas na partial discharge levels sa ipinagbibiling produkto.

3.2 Kakulangan ng Operation at Maintenance Experience

Ang solid-insulated RMUs ay isang relatibong bagong teknolohiya. Dahil sa kakulangan ng scientific at reasonable trial operation arrangements ng mga power grids, ang kasalukuyang total operational volume ay maliit, ang operational time ay maikli, at ang provincial grid connections ay hindi pa kumpleto. Halimbawa, sa mainit, malamig, coastal, mataas na ulan, at malaking diurnal temperature variation regions, ang praktikal na issues ay kailangan na isulong. Ang comprehensive work experience ay dapat na nakolekta sa buong bansa upang maisagawa ang targeted at forward-looking improvements sa solid-insulated RMUs, na patuloy na nagpapataas ng product safety at stability.

3.3 Pag-unlad ng Solid-Insulated RMU Equipment

Sa huling mga taon, kasabay ng mabilis na pag-unlad ng China's distribution network, ang teknikal na antas ng distribution system ay lubhang nabago. Ang SF₆ gas ay malawakang ginagamit sa medium-voltage RMUs. Batay sa kasalukuyang estado ng pag-unlad ng China, ang SF₆ gas ay nagbibigay ng pinakamahusay na overall performance. Gayunpaman, kasabay ng paglaki ng awareness sa environmental protection at importansiya ng natural conservation, ang malawakang paggamit ng SF₆ gas sa RMUs ay nagbibigay ng ilang environmental hazards at potential risks sa kalusugan ng tao. Kaya, ang pagbabawas sa paggamit ng SF₆ gas RMUs at pagpopromote ng solid-insulated RMUs ay magiging pangunahing layunin para sa pag-unlad ng high-voltage switchgear. Ang domestic manufacturers ay inaasahan ang tren na ito at unti-unting nagsisimulang mag-develop at mag-produce ng solid-insulated RMU products.

3.4 Pag-optimize ng Insulation Module Structure Design

Ang structural design ng insulation modules ay dapat, habang sinusunod ang functional, inspection, at installation requirements, na may layuning mabawasan ang material consumption at i-prevent ang residual stress. Ang presence ng residual stress ay maaaring magresulta sa internal at external cracks sa solid insulation components, na nagdudulot ng partial discharge sa panahon ng operasyon at potential insulation breakdown. Kaya, ang in-depth research sa overall structure, thickness, at transitions ng insulation modules ay kinakailangan, na may pag-consider sa heat dissipation concepts.

3.5 Research at Design ng Shielding Layers

Ang pangunahing layunin ng external design ay upang plano ang metal shielding grounding: una, sa kaso ng insulation failure, upang i-confine ang short-circuit faults sa phase-to-ground lang, na nagbabawas ng arc energy at fault risk; pangalawa, upang panatilihin ang insulation performance sa anumang kapaligiran nang hindi kailangan ng paglilinis ng outer surface ng module, na nagpapataas ng unchanged electric field distribution kahit na may metallic foreign objects sa loob ng cabinet.

4.Mga Direksyon ng Pag-unlad para sa Solid-Insulated Ring Main Unit Technology

4.1 Pag-unlad ng Bagong High-Performance Insulating Materials

Bagama't ang epoxy resin ay maganda ang performance bilang solid insulation material, ang casting process sa vacuum ceramic arc-quenching chambers ay maaaring maging damage sa raw materials. Kaya, ang pag-unlad ng advanced epoxy resins na lumampas sa kasalukuyang material characteristics ay kinakailangan. Noong 2014, ang journal Science ay inilathala ang isang artikulo tungkol sa pagkakatuklas ng isang bagong recyclable thermosetting polymer, na nagpapakita ng isang mahalagang advancement sa recycling ng "polysalicylate" thermosetting plastics. Ang polymer na ito ay nagpapakita ng mataas na recyclability, na nag-aaddress sa issue na ang thermosetting plastics ay dating non-recyclable. Sa susunod na dekada, ang mga bagong produkto ay unti-unting magiging gamit ng recyclable thermosetting materials.

4.2 Research sa Internal Component Interface Connection Methods

Dahil ang solid-insulated RMUs ay ginagawa sa pamamagitan ng encapsulating ng main circuit conductors at mounting parts sa solid insulation, ang inflexibility ng embedded components ay nangangailangan ng standardized connections sa pagitan ng iba't ibang cast elements. Ang overall configuration ng RMU ay linear, at ang connecting conductors ay dapat na icast sa epoxy resin, na nangangailangan ng tiyak na degree ng freedom sa panahon ng product rationalization. Upang isulong ito, ang isang interface technology na gumagamit ng silicone rubber material para sa gate-to-conductor connections ay inirerekomenda. Ang paraan na ito ay nagbibigay ng standardization, na nagpapahintulot sa mga component na maconnect at maconfigure nang maayos, na nagbawas sa design complexity ng overall insulated enclosure.

4.3 Market Promotion Prospects para sa Solid-Insulated RMUs

Ang solid-insulated RMUs ay may simpleng istraktura, maliliit na sukat, non-toxic, pollution-free operation, at environmental friendly, na sumasalamin sa global green development concept. Gayunpaman, para sa isang produkto na maging matagumpay, ang mga manufacturer ay dapat na kumita mula sa sales, kaya ang market application ay isang pangunahing focus. Ang pag-unawa at pag-satisfy sa mga pangangailangan ng user ay kritikal sa matagumpay na pag-introduce ng mga bagong produkto. Ang application prospects ng solid-insulated products ay sinasalamin batay sa mga pangangailangan ng user.

4.3.1 Produkto na Sumasalamin sa Pangangailangan ng Consumer

Sa panahon ng paggamit, ang mga user ay unang nangangailangan na ang technical parameters ng produkto ay sumunod sa relevant standards (technical specifications, national at industry standards, etc.) at makakuha ng sertipiko mula sa national power industry. Dahil wala pang specific standards para sa solid-insulated products, ang mga manufacturer ay dapat na tumulong sa pag-establish ng national o industry standards. Ito ay inireport na noong Disyembre 31, 2002, ang mga claims para sa humigit-kumulang 15 milyong tonelada ng solid-insulated products ay inihain.

4.3.2 Mataas na User Requirements para sa Distribution Network Products

Ang medium-voltage distribution equipment ay isang fundamental na komponente na malawakang ginagamit sa power grids. Kasabay ng patuloy na paglaki ng grid infrastructure, ang demand para sa medium-voltage equipment bilang isang tulay sa pagitan ng main networks at end-users ay lumalaki. Ang mga user ay nangangailangan ng mga produkto na may mahabang service life, malakas na environmental adaptability, sumusunod sa environmental standards, maliliit na sukat, madali at mabilis na installation, economic convenience, at isang maasintas na operational history.

Ang solid-insulated RMUs ay may maliliit na dimensions, na ang single load switch cabinet units ay may 860mm (depth) × 420mm (width) × 1200mm (height) o 850mm (depth) × 500mm (width) × 1600mm (height). Ang kanilang sukat ay nasa gitna ng air-insulated switchgear. Batay sa itaas na teknikal na performance, ang solid-insulated RMUs ay nagbibigay ng enhanced personal safety. Gayunpaman, dahil sa kanilang maikling operational history, ang limitadong bilang ng mga unit lamang ang kasalukuyang nasa serbisyo sa ilang Chinese factories. Dahil sa limitadong operational data, kasalukuyan ito ay imposible na i-evaluate ang aging ng epoxy insulation o matukoy ang inspection cycles.

Ang ilang domestic equipment manufacturers ay nagguarantee ng product lifespan na higit sa 20 taon sa pamamagitan ng advanced production facilities (workshops, molds, at automated laser welding). Ito ay isang competitive advantage. Economically, ang kasalukuyang produksyon ng solid-insulated enclosures ay nangangailangan ng malaking investment sa specialized equipment, molds, at materials, na nagreresulta sa mas mataas na presyo sa merkado. Bukod dito, bilang ang power systems ay pangunahin gumagamit ng equipment bidding na nakatuon sa mababang presyo, ang SF₆ RMU modules ay naging mas cost-competitive, na nagpapahirap para sa solid-insulated RMUs na makamit ang market dominance sa maikling termino.

4.3.3 Product Environmental Requirements

Sa karamihan ng rehiyon, ang mga user ay nangangailangan ng normal na operating environments na hindi lumampas sa 40°C at hindi bababa sa -10°C. Gayunpaman, ang patuloy na pagdagdag ng natural disasters sa global scale ay nag-raise ng mga pangangailangan ng user. Halimbawa, ang mga RMUs na na-install sa harsh environments ay dapat na fully enclosed at maintenance-free, na nagpapataas ng complete insulation. Ang circuit breaker equipment ay dapat na nagpapakita ng malakas na environmental adaptability, dust at moisture resistance, short-term immersion protection, at enhanced vibration resistance.

Ang casting ng internal components ng circuit breakers sa epoxy resin ay lubhang nagpapataas ng dielectric strength ng insulating materials, na nagpaprevent ng degradation dahil sa vibration sa panahon ng transport at paggamit. Kumpara sa gas-insulated RMU products, ang ilang manufacturers ay nagconduct ng mga test sa Qinghai at coastal humid regions, pati na rin sa altitudes na humigit-kumulang 4000m, na nagresulta sa IP68 protection ratings. Kaya, ang solid-insulated RMU products ay mas mabuti na sumasalamin sa environmental requirements.

5.Kasimpulan

Batay sa kasalukuyang estado ng pag-unlad ng solid-insulated RMUs sa China, ang insulation technology ay relatibong mature, na mabisa na nag-aaddress sa mga kakulangan ng air-insulated at gas-insulated RMUs, at angkop sa espesyal na kapaligiran tulad ng high-altitude regions. Ang pag-adopt ng solid-insulated RMUs ay mabisa na magpapataas ng pag-unlad ng China's power grid at makakatulong sa sustainable socioeconomic development. Kasabay ng paglaki ng attention sa environmental protection, maaari nating confidently sabihin na ang solid-insulated RMUs ay may malawak na application prospects.