Aplikasi Saat Ini dan Tren Masa Depan Unit Ring Utama dengan Isolasi Padat (RMUs)

1.Status Aplikasi Saat Ini dari Unit Ring Utama Berisolasi Padat dalam Jaringan Distribusi Tegangan Menengah

1.1 Aplikasi Luas di Area Perumahan Perkotaan

Komponen inti dari unit ring utama (RMU) tegangan menengah terutama terdiri dari saklar beban dan sekering. Unit-unit ini menawarkan beberapa keuntungan, termasuk struktur sederhana, ukuran kompak, dan biaya relatif rendah. Selain itu, mereka secara efektif meningkatkan kualitas listrik dan meningkatkan keandalan serta keamanan pasokan listrik. Pengamatan menunjukkan bahwa arus nominal maksimum untuk RMU tegangan menengah adalah 1250A, dengan nilai tipikal 630A. Berdasarkan media isolasi, RMU umumnya diklasifikasikan menjadi dua jenis: berisolasi udara dan berisolasi gas SF₆. Mereka digunakan terutama untuk mengalihkan arus beban dan memutus arus pendek, serta memberikan fungsi kontrol dan perlindungan tertentu.

1.2 RMU Saklar Beban Vakum Memberikan Celah Isolasi yang Andal

Saklar beban yang digunakan dalam RMU berisolasi udara mencakup empat jenis: gas-generating, tekanan udara, vakum, dan SF₆. Di antaranya, saklar beban SF₆ bertindak sebagai saklar utama dalam RMU berisolasi udara. Saklar beban dalam enklosur tertutup biasanya memiliki tiga posisi operasional: pemutusan beban, penghubungan tanah yang andal, dan isolasi sirkuit.

1.3 Tingkat Aplikasi Praktis yang Ditingkatkan

Secara umum, RMU dirancang dengan desain kompak. Mengingat karakteristik ini, sebagian besar saklar beban (biasanya saklar tegangan tinggi) memiliki struktur yang relatif sederhana dan dilengkapi dengan sekering tegangan tinggi. Operasi normal RMU terutama bergantung pada saklar beban, sementara arus pendek diputuskan secara efektif oleh sekering. Kombinasi efektif kedua komponen ini memaksimalkan penggantian pemutus sirkuit, meskipun penggantian tersebut terbatas pada rentang kapasitas tertentu.

2.Tren Pengembangan dan Karakteristik Teknis Unit Ring Utama Berisolasi Padat

2.1 Penerapan Efektif Teknologi Tiang Terenkapsulasi

Resin epoksi umumnya digunakan sebagai bahan isolasi utama dalam isolasi padat, dengan vakum berfungsi sebagai media pemadam busur. Untuk mencapai fungsi seperti isolasi beban dan arus, mekanisme operasi harus diaktifkan dengan tepat untuk memungkinkan kontrol efektif sistem distribusi listrik, lebih lanjut melindungi keamanan peralatan dan personel. Isolasi padat secara signifikan mengurangi jarak isolasi fasa-ke-tanah dalam switchgear, memperpendek celah isolasi udara dari 125mm menjadi hanya beberapa milimeter. Tanpa gas SF₆, volume keseluruhan lebih kecil dibandingkan C-GIS tradisional. Selain itu, penggunaan mekanisme operasi yang relatif sederhana secara efektif mengurangi jumlah komponen, meningkatkan keandalan peralatan.

2.2 Karakteristik Teknis RMU Berisolasi Padat

Dibandingkan dengan RMU berisolasi udara dengan saklar SF₆ dan RMU berisolasi gas SF₆, RMU berisolasi padat menawarkan beberapa keuntungan: Pertama, struktur enklosur lebih sederhana. Dengan menghilangkan tangki tekanan, manometer, katup pengisian, dan komponen gas lainnya, keandalan RMU sangat ditingkatkan, biaya pemeliharaan berkurang, dan kondisi operasional saklar ditingkatkan secara efektif. Kedua, saklar utama dilengkapi dengan komponen isolasi, memberikan putus yang jelas terlihat. Isolasi padat terutama menggunakan lengan dan tabung insulasi resin epoksi. Bahan-bahan ini secara efektif mengurangi likuifikasi SF₆ di daerah dingin dan mengurangi efek negatif dari ekspansi termal di daerah beriklim panas, menunjukkan keterapan luas di lingkungan ekstrem.

3.Masalah yang Perlu Diperhatikan dalam Unit Ring Utama Berisolasi Padat

3.1 Teknologi Isolasi dan Pelapisan Permukaan

Menurut mekanisme pembentukan pelepasan parsial, pelepasan internal dalam isolasi padat terutama disebabkan oleh adanya rongga. Teknik penyegelan saat ini biasanya melibatkan pemanasan cetakan logam, penempatan komponen yang telah dipanaskan ke dalam cetakan, injeksi lambat di bawah vakum, dan penyembuhan. Proses ini tidak hanya tidak efisien tetapi juga mahal. Penghapusan gelembung yang tidak lengkap dapat menyebabkan banyak rongga dalam isolasi padat, potensial menyebabkan pelepasan parsial selama operasi, menyebabkan retak jangka panjang komponen isolasi dan mempengaruhi operasi aman dan andal peralatan.

Oleh karena itu, teknologi enkapsulasi resin epoksi canggih, berkualitas tinggi, dan efisien harus diperkenalkan. Selain itu, karena pelindung permukaan langsung mempengaruhi kinerja peralatan, masalah pelindung permukaan—yaitu, teknologi pelindung permukaan—harus diselesaikan selama desain dan produksi. Tujuan dari metalisasi permukaan bahan isolasi adalah untuk memberikan grounding yang andal bagi komponen isolasi padat, meminimalkan dampak faktor lingkungan, dan meningkatkan kinerja produk. Saat ini, sebagian besar RMU berisolasi padat di pasar kurang perlakuan permukaan yang tepat, menghasilkan tingkat pelepasan parsial yang tinggi dalam produk yang disediakan.

3.2 Kurangnya Pengalaman Operasi dan Pemeliharaan

RMU berisolasi padat adalah teknologi yang relatif baru. Karena kurangnya pengaturan uji operasi ilmiah dan rasional oleh jaringan listrik, total volume operasional saat ini masih kecil, waktu operasi pendek, dan koneksi jaringan provinsi belum lengkap. Misalnya, di daerah beriklim panas, lembab, pesisir, hujan tinggi, dan variasi suhu harian yang besar, masalah praktis perlu ditangani. Pengalaman kerja komprehensif harus dikumpulkan secara nasional untuk melakukan perbaikan yang ditargetkan dan progresif terhadap RMU berisolasi padat, terus-menerus meningkatkan keamanan dan stabilitas produk.

3.3 Pengembangan Peralatan RMU Berisolasi Padat

Dalam beberapa tahun terakhir, dengan perkembangan cepat jaringan distribusi China, tingkat teknis sistem distribusi telah meningkat secara signifikan. Gas SF₆ telah digunakan secara luas dalam RMU tegangan menengah. Dari status perkembangan saat ini di China, gas SF₆ menawarkan kinerja keseluruhan terbaik. Namun, dengan meningkatnya kesadaran akan perlindungan lingkungan dan pentingnya konservasi alam, penggunaan luas gas SF₆ dalam RMU menimbulkan ancaman lingkungan tertentu dan risiko potensial bagi kesehatan manusia. Oleh karena itu, mengurangi penggunaan RMU gas SF₆ dan mempromosikan RMU berisolasi padat akan menjadi tujuan utama untuk pengembangan switchgear tegangan tinggi. Produsen domestik telah memperkirakan tren ini dan secara bertahap mulai mengembangkan dan memproduksi produk RMU berisolasi padat.

3.4 Optimalisasi Desain Struktur Modul Insulasi

Desain struktur modul insulasi harus, sambil memenuhi persyaratan fungsional, inspeksi, dan instalasi, bertujuan untuk mengurangi konsumsi material dan mencegah stres residu. Keberadaan stres residu dapat menyebabkan retak internal dan eksternal pada komponen isolasi padat, menyebabkan pelepasan parsial selama operasi dan potensi kegagalan isolasi. Oleh karena itu, penelitian mendalam tentang struktur keseluruhan, ketebalan, dan transisi modul insulasi diperlukan, dengan pertimbangan konsep pendinginan.

3.5 Penelitian dan Desain Lapisan Pelindung

Tujuan utama desain eksternal adalah untuk merencanakan grounding pelindung logam: pertama, dalam hal kegagalan isolasi, untuk membatasi kegagalan pendek hanya pada fasa-ke-tanah, mengurangi energi busur dan risiko kegagalan; kedua, untuk mempertahankan kinerja isolasi di lingkungan apa pun tanpa perlu membersihkan permukaan luar modul, memastikan distribusi medan listrik tetap tidak berubah bahkan dengan benda asing logam di dalam kabinet.

4.Arah Pengembangan Teknologi Unit Ring Utama Berisolasi Padat

4.1 Pengembangan Bahan Insulasi Baru Berkualitas Tinggi

Meskipun resin epoksi berkinerja baik sebagai bahan isolasi padat, proses pencetakan dalam ruang pemadam busur keramik vakum dapat merusak bahan baku. Oleh karena itu, pengembangan resin epoksi canggih yang melebihi karakteristik bahan saat ini sangat penting. Pada tahun 2014, jurnal Science menerbitkan artikel tentang penemuan polimer termosetting yang dapat didaur ulang, menandai kemajuan signifikan dalam daur ulang "polysalicylate" termosetting. Polimer ini menunjukkan daya daur ulang yang tinggi, menyelesaikan masalah bahwa plastik termosetting sebelumnya tidak dapat didaur ulang. Dalam dekade berikutnya, produk baru akan semakin memanfaatkan bahan termosetting yang dapat didaur ulang.

4.2 Penelitian Metode Koneksi Antarmuka Komponen Internal

Karena RMU berisolasi padat diproduksi dengan mengekapsulasi konduktor sirkuit utama dan bagian pemasangan dalam isolasi padat, ketidakfleksibilitas komponen tertanam membutuhkan koneksi standarisasi antara elemen-elemen cor yang berbeda. Konfigurasi keseluruhan RMU adalah linier, dan konduktor penghubung harus dicor dengan resin epoksi, memerlukan derajat kebebasan tertentu selama rasionalisasi produk. Untuk mengatasi ini, metode antarmuka menggunakan bahan karet silikon untuk koneksi gerbang-ke-konduktor diusulkan. Metode ini memungkinkan standarisasi, memungkinkan komponen saling terhubung dan dikonfigurasikan dengan wajar, mengurangi kompleksitas desain enklosur insulasi keseluruhan.

4.3 Prospek Promosi Pasar untuk RMU Berisolasi Padat

RMU berisolasi padat memiliki struktur sederhana, ukuran kompak, non-toksik, bebas polusi, dan ramah lingkungan, sesuai dengan konsep pengembangan hijau global. Namun, agar sukses, produsen harus mendapatkan keuntungan dari penjualan, menjadikan aplikasi pasar fokus utama. Memahami dan memenuhi kebutuhan pengguna sangat penting untuk pengenalan produk baru. Prospek aplikasi produk berisolasi padat dianalisis berdasarkan kebutuhan pengguna.

4.3.1 Produk yang Memenuhi Kebutuhan Konsumen

Selama penggunaan, pengguna pertama-tama memerlukan parameter teknis produk yang sesuai dengan standar relevan (spesifikasi teknis, standar nasional dan industri, dll.) dan mendapatkan sertifikasi dari industri listrik nasional. Karena saat ini tidak ada standar spesifik untuk produk berisolasi padat, produsen harus membantu dalam menetapkan standar nasional atau industri. Dilaporkan bahwa hingga 31 Desember 2002, klaim sekitar 15 juta ton produk berisolasi padat telah diajukan.

4.3.2 Persyaratan Pengguna yang Tinggi untuk Produk Jaringan Distribusi

Peralatan distribusi tegangan menengah adalah komponen dasar yang digunakan secara luas dalam jaringan listrik. Dengan ekspansi terus-menerus infrastruktur jaringan, permintaan untuk peralatan tegangan menengah sebagai jembatan antara jaringan utama dan pengguna akhir terus meningkat. Pengguna membutuhkan produk dengan umur layanan yang panjang, adaptabilitas lingkungan yang kuat, patuh pada standar lingkungan, ukuran kompak, instalasi mudah dan cepat, ekonomis, dan riwayat operasional yang andal.

RMU berisolasi padat memiliki dimensi kompak, dengan unit kabinet saklar beban tunggal berukuran 860mm (kedalaman) × 420mm (lebar) × 1200mm (tinggi) atau 850mm (kedalaman) × 500mm (lebar) × 1600mm (tinggi). Ukurannya berada di antara switchgear berisolasi udara. Berdasarkan kinerja teknis di atas, RMU berisolasi padat memberikan keamanan pribadi yang ditingkatkan. Namun, karena riwayat operasional yang relatif singkat, hanya sejumlah terbatas unit yang saat ini beroperasi di beberapa pabrik di China. Dengan data operasional yang terbatas, saat ini tidak mungkin untuk mengevaluasi penuaan isolasi epoksi atau menentukan siklus inspeksi.

Beberapa produsen peralatan domestik menjamin umur produk lebih dari 20 tahun melalui fasilitas produksi canggih (workshop, cetakan, dan pengelasan laser otomatis). Ini merupakan keunggulan kompetitif. Secara ekonomis, produksi saat ini dari enklosur berisolasi padat memerlukan investasi signifikan dalam peralatan khusus, cetakan, dan bahan, menghasilkan harga pasar yang lebih tinggi. Selain itu, karena sistem listrik sebagian besar menggunakan penawaran peralatan dengan fokus pada harga rendah, modul RMU SF₆ menjadi semakin kompetitif dari segi biaya, membuat sulit bagi RMU berisolasi padat untuk mendominasi pasar dalam jangka pendek.

4.3.3 Persyaratan Lingkungan Produk

Di sebagian besar wilayah, pengguna memerlukan lingkungan operasi normal tidak melebihi 40°C dan tidak di bawah -10°C. Namun, frekuensi meningkatnya bencana alam secara global telah meningkatkan permintaan pengguna. Misalnya, RMU yang dipasang di lingkungan keras harus sepenuhnya tertutup dan bebas pemeliharaan, memastikan isolasi lengkap. Peralatan pemutus sirkuit harus menunjukkan adaptabilitas lingkungan yang kuat, tahan debu dan kelembaban, perlindungan terhadap pengendapan jangka pendek, dan ketahanan getaran yang ditingkatkan.

Pencetakan komponen internal pemutus sirkuit dengan resin epoksi secara signifikan meningkatkan kekuatan dielektrik bahan isolasi, mencegah degradasi akibat getaran selama transportasi dan penggunaan. Dibandingkan dengan produk RMU berisolasi gas, beberapa produsen telah melakukan tes di Qinghai dan daerah pesisir lembab, serta di ketinggian sekitar 4000m, mencapai peringkat perlindungan IP68. Oleh karena itu, produk RMU berisolasi padat lebih memenuhi persyaratan lingkungan.

5.Kesimpulan

Berdasarkan status perkembangan saat ini RMU berisolasi padat di China, teknologi isolasi relatif matang, secara efektif mengatasi kekurangan RMU berisolasi udara dan berisolasi gas, dan cocok untuk lingkungan khusus seperti daerah pegunungan. Adopsi RMU berisolasi padat dapat secara efektif mendorong pengembangan jaringan listrik China dan berkontribusi pada pengembangan sosioekonomi yang berkelanjutan. Dengan perhatian yang semakin meningkat terhadap perlindungan lingkungan, dapat dengan yakin dinyatakan bahwa RMU berisolasi padat memiliki prospek aplikasi yang luas.