Trenutne primjene i buduće trendove čvrsto izoliranih krmnih jedinica (RMU)

1.Trenutno stanje primjene čvrsto izoliranih prstenačkih jedinica u srednjenspanzurnim distribucijskim mrežama

1.1 Široka primjena u urbanim stambenim područjima

Osnovni komponenti srednjenspanzurnih prstenačkih jedinica (RMU) uglavnom se sastoje od prekidnika opterećenja i vodilaca. Ove jedinice nude nekoliko prednosti, uključujući jednostavnu strukturu, kompaktnu veličinu i relativno nisku cijenu. Također učinkovito poboljšavaju kvalitetu struje i povećavaju pouzdanost i sigurnost snabdijevanja strujom. Promatranja pokazuju da je maksimalna nominalna struja za srednjenspanzurne RMU-ove 1250A, s tipičnom vrijednosti od 630A. Prema mediju izolacije, RMU-ovi su obično klasificirani u dvije vrste: zračno izolirane i SF₆ plinsko izolirane. Glavni su namjenjeni za prekid struja opterećenja i prekid struja kratkog spoja, te također pružaju određene funkcije kontrole i zaštite.

1.2 Vakuumski prekidnici opterećenja u RMU-ovima pružaju pouzdane izolacijske razmake

Prekidnici opterećenja koristeni u zračno izoliranim RMU-ovima uključuju četiri vrste: generirajuće plin, stlačeni zrak, vakuum i SF₆. Među njima, SF₆ prekidnici opterećenja služe kao glavni prekidnici u zračno izoliranim RMU-ovima. Prekidnici u zaprtim oklopcima obično imaju tri operativne pozicije: prekid struje opterećenja, pouzdana zemlja i izolacija kruga.

1.3 Poboljšana razine praktične primjene

Općenito, RMU-ovi imaju kompaktnu dizajn. Uz ovu karakteristiku, većina prekidnika opterećenja (obično visokonaponski prekidnici) ima relativno jednostavnu strukturu i opremljena je visokonaponskim vodilcima. Normalna radnja RMU-ova uglavnom ovisi o prekidnicima opterećenja, dok fuzi učinkovito prekidaju struju kratkog spoja. Efektivna kombinacija ova dva komponenta maksimalno zamjenjuje prekidnike, iako takva zamjena ograničena je na specifične kapacitete.

2.Trendovi razvoja i tehničke karakteristike čvrsto izoliranih prstenačkih jedinica

2.1 Efektivna primjena tehnologije encapsuliranog stuba

Epoxy resina se često koristi kao glavni izolacijski materijal u čvrstoj izolaciji, dok vakuum služi kao medij za ugaskanje luka. Za efektivno postizanje funkcija poput prekida opterećenja i izolacije struje, mehanizam rada mora biti pravilno aktiviran kako bi omogućio efektivnu kontrolu sustava raspodjele struje, dalje štiti opremu i sigurnost osoba. Čvrsta izolacija značajno smanjuje izolacijsku udaljenost faza do zemlje unutar aparata za prekid, skraćujući zračne izolacijske razmake sa 125mm na samo nekoliko milimetara. Bez SF₆ plina, ukupni volumen smanjen je u usporedbi s tradicionalnim C-GIS. Također, uporaba relativno jednostavnog mehanizma rada učinkovito smanjuje broj komponenti, povećavajući pouzdanost opreme.

2.2 Tehničke karakteristike čvrsto izoliranih RMU-ova

U usporedbi s zračno izoliranim RMU-ovima s SF₆ prekidnicima i SF₆ plinsko izoliranim RMU-ovima, čvrsto izolirani RMU-ovi nude nekoliko prednosti: Prvo, struktura kućišta je jednostavnija. Eliminiranjem tlakotvornih posuda, manometara, ispunjavaca i drugih komponenti vezanih uz plin, pouzdanost RMU-ova značajno se poboljšava, smanjuju se troškovi održavanja, a radni stanje prekidnika se učinkovito poboljšava. Drugo, glavni prekidnik opremljen je izolacijskom komponentom, pružajući jasno vidljivi prekid. Čvrsta izolacija uglavnom koristi epoksne rukave i izolacijske cevi. Ovi materijali učinkovito umanjuju likvefikaciju SF₆ u hladnim područjima i smanjuju negativne učinke termičke ekspanzije u područjima s visokim temperaturama, pokazivajući široku primjenjivost u ekstremnim okruženjima.

3.Pitanja koja trebaju biti uzeta u obzir u čvrsto izoliranim prstenačkim jedinicama

3.1 Izolacija i tehnologija površinskog prikriva

Prema mehanizmu formiranja djelomične raspršenosti, unutarnje raspršenosti u čvrstoj izolaciji uglavnom su uzrokovane prisutstvom praznina. Trenutne tehnike zatvaranja obično uključuju zagrijavanje metalnih kalupa, stavljanje zagrijanih komponenti u kalup, sporo ubrizgavanje pod vakuumom i polimerizaciju. Ovaj postupak nije samo neefikasan, već i skup. Nepotpuno uklanjanje mjehurića može dovesti do mnogo praznina u čvrstoj izolaciji, što može dovesti do djelomične raspršenosti tijekom rada, do dugotrajnog pucanja izolacijskih komponenti i do utjecaja na siguran i pouzdan rad opreme.

Stoga je potrebno uvesti naprednu, visokokvalitetnu i učinkovitu tehnologiju encapsuliranja epoxy resine. Također, budući da direktno utječe na performanse opreme, pitanje površinskog prikriva - tj. tehnologija površinskog prikriva - mora biti riješeno tijekom dizajna i proizvodnje. Cilj metaličkog prikriva površine izolacijskih materijala jest osigurati pouzdanu zemlju za čvrste izolacijske komponente, smanjiti utjecaj okoliša i poboljšati performanse proizvoda. Trenutno, značajan dio čvrsto izoliranih RMU-ova na tržištu nedostaje pravilnu obradu površine, što rezultira visokim razine djelomične raspršenosti u dostavljenim proizvodima.

3.2 Nedostatak iskustva u radu i održavanju

Čvrsto izolirani RMU-ovi su relativno nova tehnologija. Zbog nedostatka znanstveno i razumno organiziranih probnih radova strujnih mreža, trenutni ukupni volumen rada je mali, vremenski period rada kratki, a veze s provinskim mrežama nepotpune. Na primjer, u područjima s visokim temperaturama, visokom vlažnošću, obalnim područjima, visokim padovima kiše i velikim dijurnim promjenama temperature, praktična pitanja moraju biti riješena. Potrebno je akumulirati sveobuhvatno radno iskustvo diljem zemlje kako bi se provedene ciljane i proaktivne poboljšave čvrsto izoliranih RMU-ova, stalno unaprijeđujući sigurnost i stabilnost proizvoda.

3.3 Razvoj opreme čvrsto izoliranih RMU-ova

U posljednjih godina, uz brzi razvoj distribucijske mreže Kine, tehnički nivo distribucijskog sustava značajno se poboljšao. SF₆ plin je široko korišten u srednjenspanzurnim RMU-ovima. S obzirom na trenutni razvojni status Kine, SF₆ plin nudi najbolji ukupni performansi. Međutim, s porastom svjesti o zaštiti okoliša i važnosti očuvanja prirode, široka upotreba SF₆ plina u RMU-ovima predstavlja određene opasnosti za okoliš i potencijalne rizike za ljudsko zdravlje. Stoga, smanjenje upotrebe SF₆ plina u RMU-ovima i promicanje čvrsto izoliranih RMU-ova bit će glavni cilj razvoja aparata za prekid visokih naponova. Domaći proizvođači su predvidjeli ovaj trend i postepeno su počeli razvijati i proizvoditi proizvode čvrsto izoliranih RMU-ova.

3.4 Optimizacija dizajna strukture izolacijskog modula

Dizajn strukture izolacijskog modula mora, uz zadovoljavanje funkcionalnih, inspekcionihih i instalacijskih zahtjeva, težiti smanjenju potrošnje materijala i sprečavanju ostataka naprezanja. Prisutnost ostataka naprezanja može dovesti do unutarnjih i vanjskih pukotina u čvrstim izolacijskim komponentama, što može dovesti do djelomične raspršenosti tijekom rada i potencijalnog propadanja izolacije. Stoga je potrebno duboko istraživanje ukupne strukture, debljine i prijelaza izolacijskih modula, uz razmatranje koncepta toplinskog otpuštanja.

3.5 Istraživanje i dizajn štitnih slojeva

Glavni cilj vanjskog dizajna je planiranje metalnih štitnih zemlja: prvo, u slučaju propadanja izolacije, ograničiti prekid kratkog spoja samo na fazu-do-zemlje, smanjujući energiju luka i rizik od greške; drugo, održavati performanse izolacije u bilo kojem okruženju bez potrebe čišćenja vanjske površine modula, osiguravajući nepromijenjenu distribuciju električnog polja, čak i s metaličkim tuđim predmetima unutar ormara.

4.Smjerovi razvoja tehnologije čvrsto izoliranih prstenačkih jedinica

4.1 Razvoj novih visokoperformantnih izolacijskih materijala

Iako epoxy resina dobro funkcionira kao čvrsti izolacijski materijal, proces lisovanja u vakuumskim keramičkim aparatima za ugaskanje luka može oštetiti sirovine. Stoga je ključno razviti napredne epoxy resinse koji premašuju karakteristike postojećih materijala. U 2014. godini, časopis Science objavio je članak o otkriću novog reciklabilnog termosetnog polimera, označavajući značajan napredak u recikliranju "polisalicilatnih" termosetnih plastika. Ovaj polimer pokazuje visoku reciklabilnost, rješavajući problem da termosetne plastike ranije nisu bile reciklabilne. U sljedećih deset godina, novi proizvodi sve više koristit će reciklabilne termosetne materijale.

4.2 Istraživanje metoda povezivanja sučelja internih komponenti

Budući da su čvrsto izolirani RMU-ovi proizvedeni encapsuliranjem glavnih vodilaca i montažnih dijelova unutar čvrste izolacije, neslaganje ugrađenih komponenti zahtijeva standardizirano povezivanje između različitih litanih elemenata. Ukupna konfiguracija RMU-ova je linearna, a vodilci za povezivanje moraju biti litani s epoxy resinom, zahtijevajući određenu stupnju slobode tijekom racionalizacije proizvoda. Da bi se to riješilo, predlaže se sučelna tehnologija koristeći silikonski gumeni materijal za povezivanje vrata i vodilaca. Ovaj pristup omogućuje standardizaciju, dopuštajući komponente da budu međusobno povezane i racionalno konfigurirane, smanjujući složenost dizajna ukupnog izoliranog oklopca.

4.3 Perspektive tržišnog promicanja čvrsto izoliranih RMU-ova

Čvrsto izolirani RMU-ovi imaju jednostavnu strukturu, kompaktnu veličinu, nisu toksični, ne onećavaju okoliš i su prijateljski prema okolišu, u skladu s globalnim konceptom zelenog razvoja. Međutim, da bi proizvod bio uspješan, proizvođači moraju zaraditi na prodaji, što čini tržišnu primjenu ključnim fokusom. Razumijevanje i zadovoljavanje potreba korisnika ključno je za uspješno uvodjenje novih proizvoda. Perspektive primjene čvrsto izoliranih proizvoda analiziraju se na temelju potreba korisnika.

4.3.1 Proizvodi koji zadovoljavaju potrebe potrošača

Tijekom upotrebe, korisnici prvo zahtijevaju da tehnički parametri proizvoda budu u skladu s relevantnim standardima (tehničkim specifikacijama, nacionalnim i industrijskim standardima itd.) i dobiju certifikaciju od nacionalne strujne industrije. Budući da trenutno ne postoje specifični standardi za čvrsto izolirane proizvode, proizvođači moraju pomoći u uspostavi nacionalnih ili industrijskih standarda. Izvještaji navode da je do 31. prosinca 2002. godine podneseno oko 15 milijuna tona zahtjeva za čvrsto izoliranim proizvodima.

4.3.2 Visoki zahtjevi korisnika za proizvodi distribucijske mreže

Srednjenspanzurna distribucijska oprema je osnovni komponenta široko korištena u strujnim mrežama. S nastavkom proširenja infrastrukture mreže, raste potražnja za srednjenspanzurnom opremom kao mostom između glavnih mreža i krajnjih korisnika. Korisnici zahtijevaju proizvode s dugim vremenom trajanja, snažnom adaptacijom na okoliš, u skladu s okolišnim standardima, kompaktnom veličinom, lakoćom i brzinom instalacije, ekonomskom ugodnošću i pouzdanom poviješću rada.

Čvrsto izolirani RMU-ovi imaju kompaktnu veličinu, gdje su jedinice s pojedinačnim prekidnikom opterećenja 860mm (dubina) × 420mm (širina) × 1200mm (visina) ili 850mm (dubina) × 500mm (širina) × 1600mm (visina). Njihova veličina nalazi se između zračno izoliranih aparata za prekid. Na osnovu gore navedenih tehničkih performansi, čvrsto izolirani RMU-ovi pružaju poboljšanu osobnu sigurnost. Međutim, zbog relativno kratkog vremena rada, trenutno je u upotrebi ograničen broj jedinica u nekoliko kineskih tvornica. Uz ograničene podatke o radu, trenutno je nemoguće procijeniti staranje epoxy izolacije ili odrediti cikluse inspekcije.

Neki domaći proizvođači opreme garantiraju vremenski rok trajanja proizvoda preko 20 godina putem naprednih proizvodnih pogona (radionica, kalupa i automatizirane laserske zavarke). To predstavlja konkurentski prednost. Ekonomski, trenutna proizvodnja čvrsto izoliranih oklopa zahtijeva značajne investicije u specijalnu opremu, kalupe i materijale, što rezultira višim tržišnim cijenama. Također, budući da strujni sustavi uglavnom koriste licitacije opreme s fokusom na niske cijene, moduli SF₆ RMU-ova postaju sve konkurentniji, čime je teško čvrsto izoliranim RMU-ovima postići dominaciju na tržištu u kratkom roku.

4.3.3 Okolišni zahtjevi za proizvode

U većini područja, korisnici zahtijevaju normalne radne okruženja koje ne prelaze 40°C i ne padaju ispod -10°C. Međutim, s porastom učestalosti prirodnih katastrofa širom svijeta, povećavaju se zahtjevi korisnika. Na primjer, RMU-ovi instalirani u teškim okruženjima moraju biti potpuno zaprtni i bez održavanja, osiguravajući potpunu izolaciju. Aparati za prekid moraju pokazivati snažnu adaptaciju na okoliš, otpornost na prašinu i vlagu, zaštitu od kratkotrajnog ponoru i jaču otpornost na vibracije.

Lisanje internih komponenti aparata za prekid s epoxy resinom značajno povećava dielektričnu čvrstoću izolacijskih materijala, sprečavajući degeneraciju tijekom transporta i upotrebe. U usporedbi s gas-inspiriranim RMU proizvodima, neki proizvođači su provodili testove u Qinghai i vlagoznim obalnim područjima, kao i na nadmorskim visinama oko 4000m, postižući IP68 stupnjeve zaštite. Stoga, proizvodi čvrsto izoliranih RMU-ova bolje zadovoljavaju okolišne zahtjeve.

5.Zaključak

Na temelju trenutnog stanja razvoja čvrsto izoliranih RMU-ova u Kini, tehnologija izolacije je relativno zrela, učinkovito rješavajući nedostatke zračno izoliranih i gas-inspiriranih RMU-ova, i prikladna za posebna okruženja poput visokoplaninskih područja. Uvođenje čvrsto izoliranih RMU-ova može učinkovito promicati razvoj strujne mreže Kine i doprinijeti održivom socijalno-ekonomskom razvoju. S porastom pažnje na zaštitu okoliša, može se sa sigurnošću reći da čvrsto izolirani RMU-ovi imaju široke perspektive primjene.