1. სოლიდურად იზოლირებული რგოლითი მთავრების შემდეგი გამოყენება საშუალო დარტყმის ქსელებში
1.1 ფართო გამოყენება ქალაქურ საცხოვრებელ რაიონებში
საშუალო დარტყმის რგოლითი მთავრები (RMU-ები) ძირითადად შედგებიან ტვირთის ჩართვის და დამთხვევის რელეებისგან. ეს მთავრები მიიღებენ რამდენიმე სარგებელს, მათ შორის მარტივ კონსტრუქციას, კომპაქტურ ზომებს და შესაბამისად დაბალ ღირებულებას. ადმა უფრო ასახავს ელექტრო ენერგიის ხარისხს და აწარმოებს ენერგიის დართვის და უსაფრთხოების გაუმჯობესებას. დაკვირვებები აჩვენებს, რომ საშუალო დარტყმის RMU-ების მაქსიმალური დარტყმის შემთხვევაში შესაძლოა 1250A, ხოლო ტიპიური მნიშვნელობა 630A. იზოლაციის მედიის მიხედვით, RMU-ები ზოგადად იყოფა არაურთიერთობაში აირით და საფუძველით გაზთავებული საფუძველით. მათ ძირითადად გამოიყენებენ ტვირთის დარტყმის ჩართვასა და მოკლე-დარტყმის დართვის შესწავლაში და ასევე იძლევა რამდენიმე კონტროლის და დაცვის ფუნქცია.
1.2 ვაკუუმის ტვირთის ჩართვის რელეები აძლევენ ნადежურ იზოლაციას
აირით იზოლირებული RMU-ების გამოყენებით ტვირთის ჩართვის რელეები შედგებიან ოთხი ტიპისგან: აირის წარმოება, კომპრესირებული აირი, ვაკუუმი და SF₆. ამ რელეებიდან, SF₆ ტვირთის ჩართვის რელეები არის აირით იზოლირებული RMU-ების ძირითადი რელეები. დახურული საჭურველებში ტვირთის ჩართვის რელეები ჩვეულებრივ აქვთ სამი ფუნქციონალური პოზიცია: ტვირთის დართვა, ნადეჟური დარტყმა და სარგებელის იზოლაცია.
1.3 გაუმჯობესებული პრაქტიკული გამოყენების დონე
ზოგადად, RMU-ები აქვთ კომპაქტური დიზაინი. ამ თვისების გამო, უმეტესი ტვირთის ჩართვის რელეები (ჩვეულებრივ სამართავი რელეები) აქვთ შესაბამისად მარტივი კონსტრუქცია და არიან დასარტყმებით დაჭერილი სამართავი დარტყმებით. RMU-ების ნორმალური მუშაობა ძირითადად დამყარებულია ტვირთის ჩართვის რელეებზე, ხოლო მოკლე-დარტყმები ეფექტურად დართულია დარტყმებით. ამ ორი კომპონენტის ეფექტური კომბინაცია მაქსიმალურად ჩანაცვლებს დარტყმის ჩართვის რელეებს, თუმცა ასეთი ჩანაცვლება შეზღუდულია კონკრეტული ენერგიის შემთხვევებით.
2. სოლიდურად იზოლირებული რგოლითი მთავრების განვითარების ტენდენციები და ტექნიკური თვისებები
2.1 ეფექტური გამოყენება დახურული პოლის ტექნოლოგიით
ეპოქსი რეზინა ხშირად გამოიყენება სოლიდური იზოლაციის ძირითადი იზოლაციის მასალად, ხოლო ვაკუუმი არის დარტყმის გასუფთავების მედია. ტვირთის და დარტყმის იზოლაციის ფუნქციების ეფექტურ შესრულებას უნდა შესაძლო იყოს შესაბამისი მექანიზმის შესაბამისი აქტივაცია, რათა ენერგიის დანარჩენი სისტემის ეფექტური კონტროლი შესაძლო იყოს და შესაბამისად დაცული იყოს მოწყობილობებისა და პირადი უსაფრთხოება. სოლიდური იზოლაცია ნაკლებ ფაზას მიეცემა ფაზას და მის საფუძველს შორის იზოლაციის მანძილს დარტყმის შემთხვევაში, აირის იზოლაციის გაფართოების შემცირებით 125mm-დან რამდენიმე მილიმეტრამდე. გარეშე SF₆ აირის გარეშე, ზოგადი მოცულობა შემცირდება ტრადიციულ C-GIS-ის შედარებით. ასევე, შესაბამისად მარტივი მექანიზმის გამოყენებით ეფექტურად შემცირდება კომპონენტების რაოდენობა, რაც შესაბამისად გაუმჯობესებს მოწყობილობის ნადეჟურობას.
2.2 სოლიდურად იზოლირებული RMU-ების ტექნიკური თვისებები
SF₆ რელეებით აირით იზოლირებული RMU-ებისა და SF₆ აირით იზოლირებული RMU-ების შედარებით, სოლიდურად იზოლირებული RMU-ები აძლევენ რამდენიმე სარგებელს: პირველი, სახელდების კონსტრუქცია არის მარტივი. წნევის საჭურველების, წნევის გაზომვის მარკერების, შევსების ვალვების და სხვა აირით დაკავშირებული კომპონენტების ელიმინაციით, ნადეჟურობა დიდად გაუმჯობესდება, რემონტის ხარჯები შემცირდება და რელეების მუშაობის მდგომარეობა ეფექტურად გაუმჯობესდება. მეორე, ძირითად რელეს აქვს იზოლაციის კომპონენტი, რომელიც აძლევს გარკვეულ დარტყმას. სოლიდური იზოლაცია ძირითადად გამოიყენებს ეპოქსი რეზინის სლივებს და იზოლაციის ტუბუსებს. ეს მასალები ეფექტურად შემცირებენ SF₆-ის ლიკვიდაციას ცივ რეგიონებში და შემცირებენ მაინცების ადვილ გაფართოებას სათერთაშეს, რაც გამოსახავს მათ ფართო გამოყენებას ექსტრემალურ გარემოებში.
3. სოლიდურად იზოლირებული რგოლითი მთავრების შესახებ საჭირო ყურადღება
3.1 იზოლაციის და ზედაპირული ფილირების ტექნოლოგია
სოლიდური იზოლაციის შემცველი ნაწილების შემცველი დარტყმის მექანიზმის მიხედვით, სოლიდური იზოლაციის შემცველი ნაწილების შემცველი დარტყმები ძირითადად გამოწვეულია ხარისხებით. ამჟამად გამოყენებული საფუძველი ტექნიკა ჩვეულებრივ შედგება მეტალური ფორმის პრე-დათბობის, პრე-დათბული კომპონენტების ფორმაში ჩასმის, ვაკუუმის შესაბამისი შესახებ დარტყმის და დასრულების შესაბამისი შესახებ. ეს პროცედურა არა მხოლოდ არაეფექტურია, არამედ ხარჯულია. სრული ბურბულების შემცველი სოლიდური იზოლაცია შეიძლება განათავსოს რამდენიმე ხარისხს სოლიდური იზოლაციაში, რაც შეიძლება დაიწყოს შემცველი დარტყმა მუშაობის დროს, რითაც განავრცობს იზოლაციის ნაწილების ხარისხები და გავრცელდება მოწყობილობის უსაფრთხო და ნადეჟურ მუშაობაზე დამოწმება.
ამიტომ, უნდა შემოვიტანოთ ადვილი, მაღალი ხარისხის და ეფექტური ეპოქსი რეზინის შესახებ ტექნოლოგია. ასევე, რადგან ზედაპირული შილდი ダイレクトに機器の性能に影響を与えるため、設計と生産の段階で表面シールド技術、つまり表面屏蔽技术,即表面屏蔽问题必须在设计和生产中解决。绝缘材料表面金属化的目的在于为固体绝缘组件提供可靠的接地,尽量减少环境因素的影响,并提高产品性能。目前市场上大部分的固体绝缘环网柜缺乏适当的表面处理,导致所提供的产品局部放电水平较高。
3.2 操作和维护经验不足
固体绝缘环网柜是一项相对较新的技术。由于电网缺乏科学合理的试运行安排,当前总的运行量较小,运行时间短,且省级电网接入不完全。例如,在高温、高湿、沿海、多雨和昼夜温差大的地区,实际问题需要解决。全国范围内必须积累综合的工作经验,有针对性地、前瞻性地改进固体绝缘环网柜,不断提高产品的安全性和稳定性。
3.3 固体绝缘环网柜设备的发展
近年来,随着中国配电网的快速发展,配电系统的整体技术水平显著提升。SF₆气体已在中压环网柜中得到广泛应用。从中国目前的发展状况来看,SF₆气体的整体性能最佳。然而,随着环保意识的增强和自然保护的重要性日益凸显,环网柜中大量使用SF₆气体存在一定的环境危害和对人体健康的潜在风险。因此,减少SF₆气体环网柜的使用并推广固体绝缘环网柜将成为高压开关设备发展的主要目标。国内制造商已经预见了这一趋势,并逐步开始研发和生产固体绝缘环网柜产品。
3.4 绝缘模块结构设计优化
绝缘模块的结构设计必须在满足功能、检测和安装要求的同时,力求减少材料消耗并防止残余应力。残余应力的存在会导致固体绝缘组件内部和外部产生裂纹,从而在运行过程中引发局部放电,甚至可能导致绝缘击穿。因此,有必要深入研究绝缘模块的整体结构、厚度和过渡部分,并考虑散热概念。
3.5 屏蔽层的研究与设计
外部设计的主要目的是规划金属屏蔽接地:首先,在绝缘故障发生时,将短路故障限制在相地之间,减少电弧能量和故障风险;其次,在任何环境下保持绝缘性能,无需清洁模块外表面,即使柜内有金属异物也能确保电场分布不变。
4. 固体绝缘环网柜技术的发展方向
4.1 新型高性能绝缘材料的研发
虽然环氧树脂作为固体绝缘材料表现良好,但在真空陶瓷灭弧室中的浇注过程可能会损坏原材料。因此,开发超越现有材料特性的先进环氧树脂是必要的。2014年,《科学》杂志发表了一篇关于发现一种新型可回收热固性聚合物的文章,这标志着“聚水杨酸”热固性塑料回收的重大进展。这种聚合物具有高可回收性,解决了热固性塑料以往不可回收的问题。在未来十年内,新产品将越来越多地使用可回收热固性材料。
4.2 内部组件接口连接方法的研究
由于固体绝缘环网柜通过将主电路导体和安装部件封装在固体绝缘材料中制造而成,嵌入部件的刚性需要不同铸造元件之间的标准化连接。环网柜的整体配置呈线性,连接导体必须用环氧树脂浇注,这要求在产品合理化过程中有一定的自由度。为此,提出了一种使用硅橡胶材料进行门到导体连接的接口技术。这种方法可以实现标准化,使组件能够互连并合理配置,减少了整体绝缘外壳的设计复杂性。
4.3 固体绝缘环网柜的市场推广前景
固体绝缘环网柜具有结构简单、体积小、无毒、无污染、环保等特点,符合全球绿色发展理念。然而,要使一个产品成功,制造商必须通过销售获利,因此市场应用是一个关键焦点。了解并满足用户需求是新产品成功引入的关键。根据用户需求分析固体绝缘产品的应用前景。
4.3.1 满足消费者需求的产品
在使用过程中,用户首先要求产品的技术参数符合相关标准(技术规范、国家标准等),并通过国家电力行业的认证。由于目前尚无针对固体绝缘产品的具体标准,制造商必须协助制定国家标准或行业标准。据报道,截至2002年12月31日,已申报约1500万吨固体绝缘产品。
4.3.2 用户对配电网产品的要求较高
中压配电设备是广泛应用于电网的基本组成部分。随着电网基础设施的不断扩展,作为主网与终端用户之间的桥梁,对中压设备的需求不断增加。用户要求产品具有长寿命、强环境适应性、符合环保标准、体积小、安装快捷方便、经济实惠以及可靠的操作历史。
固体绝缘环网柜体积紧凑,单个负荷开关柜单元尺寸为860mm(深)× 420mm(宽)× 1200mm(高)或850mm(深)× 500mm(宽)× 1600mm(高)。其尺寸介于空气绝缘开关柜之间。基于上述技术性能,固体绝缘环网柜提供了更高的人员安全性。但由于其运行历史较短,目前只有少数几个中国工厂投入运行。由于运行数据有限,目前无法评估环氧绝缘的老化情况或确定检查周期。
一些国内设备制造商通过先进的生产设备(车间、模具和自动化激光焊接)保证产品使用寿命超过20年,这是一个竞争优势。经济上,目前固体绝缘外壳的生产需要大量投资专用设备、模具和材料,导致市场价格较高。此外,由于电力系统主要采用以低价为主的设备招标,SF₆环网柜模块的成本竞争力越来越强,使得固体绝缘环网柜在短期内难以占据市场主导地位。
4.3.3 产品环境要求
在大多数地区,用户要求正常工作环境温度不超过40°C且不低于-10°C。然而,全球自然灾害频发提高了用户的需求。例如,安装在恶劣环境中的环网柜必须全封闭且免维护,确保完全绝缘。断路器设备必须具备强大的环境适应性、防尘防潮、短期浸水保护和增强抗震能力。
用环氧树脂浇注断路器内部组件显著提高了绝缘材料的介电强度,防止运输和使用过程中的振动导致的退化。与气体绝缘环网柜产品相比,一些制造商已经在青海和沿海潮湿地区以及海拔约4000米的地方进行了测试,达到了IP68防护等级。因此,固体绝缘环网柜产品更好地满足了环境要求。
5. 结论
基于中国固体绝缘环网柜目前的发展状况,绝缘技术相对成熟,有效解决了空气绝缘和气体绝缘环网柜的不足,并适用于高海拔等特殊环境。固体绝缘环网柜的应用可以有效推动中国电网的发展,促进社会经济的可持续发展。随着对环境保护的关注不断增加,可以肯定地说,固体绝缘环网柜具有广阔的应用前景。