Aplikasi Semasa dan Trend Masa Depan Unit Utama Cincin Berisolasi Padat (RMUs)

1. Status Aplikasi Semasa Unit Ring Utama Insulasi Padat dalam Rangkaian Pembahagian Voltan Sederhana

1.1 Aplikasi Meluas di Kawasan Perumahan Bandar

Komponen utama unit ring utama voltan sederhana (RMU) terutamanya terdiri daripada pemutus beban dan pelepasan. Unit-unit ini menawarkan beberapa kelebihan, termasuk struktur yang mudah, saiz yang padat, dan kos yang relatif rendah. Selain itu, mereka secara efektif meningkatkan kualiti kuasa dan meningkatkan kebolehpercayaan dan keselamatan bekalan kuasa. Pemerhatian menunjukkan bahawa arus dinamik maksimum untuk RMU voltan sederhana adalah 1250A, dengan nilai biasa 630A. Berdasarkan media insulasi, RMU umumnya diklasifikasikan kepada dua jenis: insulasi udara dan insulasi gas SF₆. Mereka digunakan terutamanya untuk beralih arus beban dan mengganggu arus pendek, serta memberikan fungsi kawalan dan perlindungan tertentu.

1.2 RMU Pemutus Beban Vakum Menyediakan Jurang Isolasi yang Dapat Dipercayai

Pemutus beban yang digunakan dalam RMU insulasi udara termasuk empat jenis: gas-generating, udara bertekanan, vakum, dan SF₆. Di antara ini, pemutus beban SF₆ berfungsi sebagai pemutus utama dalam RMU insulasi udara. Pemutus beban dalam enklosur tertutup biasanya mempunyai tiga kedudukan operasi: gangguan beban, penggandingan yang boleh dipercayai, dan isolasi litar.

1.3 Tahap Aplikasi Praktikal yang Ditingkatkan

Secara umum, RMU direka dengan saiz yang padat. Mengingat ciri ini, sebahagian besar pemutus beban (biasanya pemutus voltan tinggi) mempunyai struktur yang relatif mudah dan dilengkapi dengan pelepasan voltan tinggi. Operasi normal RMU bergantung utamanya pada pemutus beban, manakala arus pendek secara efektif diganggu oleh pelepasan. Gabungan yang efektif antara kedua komponen ini memaksimumkan penggantian pemutus litar, walaupun penggantian tersebut dibatasi kepada julat kapasiti tertentu.

2.Trend Pembangunan dan Ciri-ciri Teknikal Unit Ring Utama Insulasi Padat

2.1 Aplikasi Efektif Teknologi Tiang Terenkapsulasi

Resin epoksi biasanya digunakan sebagai bahan insulasi utama dalam insulasi padat, dengan vakum berfungsi sebagai medium pemadam lengkung api. Untuk mencapai fungsi seperti beban dan isolasi arus, mekanisme operasi mesti diterajui dengan betul untuk mengendalikan sistem pembahagian kuasa secara efektif, selanjutnya melindungi keselamatan peralatan dan pekerja. Insulasi padat secara signifikan mengurangkan jarak insulasi fasa-ke-tanah dalam switchgear, mengurangkan jurang insulasi udara dari 125mm hingga hanya beberapa milimeter. Tanpa gas SF₆, isipadu keseluruhan berkurang berbanding C-GIS tradisional. Selain itu, penggunaan mekanisme operasi yang relatif mudah secara efektif mengurangkan jumlah komponen, meningkatkan kebolehpercayaan peralatan.

2.2 Ciri-ciri Teknikal RMU Insulasi Padat

Berbanding dengan RMU insulasi udara dengan pemutus SF₆ dan RMU insulasi gas SF₆, RMU insulasi padat menawarkan beberapa kelebihan: Pertama, struktur enklosur lebih mudah. Dengan menghilangkan bekas tekanan, meter tekanan, pengecas, dan komponen gas lain, kebolehpercayaan RMU sangat ditingkatkan, kos penyelenggaraan dikurangkan, dan keadaan operasi pemutus diperbaiki. Kedua, pemutus utama dilengkapi dengan komponen isolasi, memberikan putus yang jelas terlihat. Insulasi padat utamanya menggunakan sleve dan tiub insulasi resin epoksi. Bahan-bahan ini secara efektif mengurangkan likuefaksi SF₆ di kawasan sejuk dan mengurangkan kesan negatif dari pemanasan termal di kawasan suhu tinggi, menunjukkan kebolehgunaan yang luas dalam persekitaran ekstrem.

3.Isu-isu yang Perlu Diberi Perhatian dalam Unit Ring Utama Insulasi Padat

3.1 Teknologi Insulasi dan Pelapisan Permukaan

Berdasarkan mekanisme pembentukan pelepasan separa, pelepasan dalaman dalam insulasi padat kebanyakannya disebabkan oleh kehadiran ruang hampa. Teknik segelan semasa biasanya melibatkan pemanasan pra-mold logam, meletakkan komponen yang telah dipanaskan ke dalam mold, menyuntik perlahan-lahan di bawah vakum, dan mengeras. Proses ini tidak hanya tidak cekap tetapi juga mahal. Penghapusan gelembung yang tidak lengkap boleh menyebabkan banyak ruang hampa dalam insulasi padat, yang boleh menyebabkan pelepasan separa semasa operasi, menyebabkan retakan jangka panjang komponen insulasi dan mempengaruhi operasi selamat dan boleh dipercayai peralatan.

Oleh itu, teknologi enkapsulasi resin epoksi yang canggih, berkualiti tinggi, dan cekap mesti diperkenalkan. Selain itu, kerana penyelindungan permukaan secara langsung mempengaruhi prestasi peralatan, isu penyelindungan permukaan—yaitu teknologi penyelindungan permukaan—mesti ditangani semasa reka bentuk dan pengeluaran. Tujuan menjalinkan permukaan bahan insulasi adalah untuk memberikan penggandingan yang boleh dipercayai bagi komponen insulasi padat, mengurangkan impak faktor persekitaran, dan meningkatkan prestasi produk. Saat ini, sebahagian besar RMU insulasi padat di pasaran kurang rawatan permukaan yang sesuai, menyebabkan tahap pelepasan separa yang tinggi dalam produk yang disediakan.

3.2 Kekurangan Pengalaman Operasi dan Penyelenggaraan

RMU insulasi padat adalah teknologi yang agak baru. Akibat kekurangan susunan ujian operasi yang saintifik dan munasabah oleh grid kuasa, jumlah operasi semasa masih kecil, masa operasi pendek, dan sambungan grid negeri belum lengkap. Sebagai contoh, di kawasan suhu tinggi, lembap, pesisir, hujan tinggi, dan variasi suhu harian yang besar, isu-isu praktikal perlu diselesaikan. Pengalaman kerja komprehensif mesti dikumpulkan secara nasional untuk melakukan penambahbaikan yang bertujuan dan progresif terhadap RMU insulasi padat, terus meningkatkan keselamatan dan kestabilan produk.

3.3 Pembangunan Peralatan RMU Insulasi Padat

Dalam beberapa tahun terakhir, dengan perkembangan pesat rangkaian pembahagian China, tahap teknikal sistem pembahagian telah meningkat secara signifikan. Gas SF₆ telah digunakan secara meluas dalam RMU voltan sederhana. Dari status pembangunan semasa China, gas SF₆ menawarkan prestasi keseluruhan yang terbaik. Namun, dengan kesedaran semakin meningkat tentang perlindungan alam sekitar dan kepentingan pemeliharaan semula jadi, penggunaan meluas gas SF₆ dalam RMU membawa ancaman tertentu kepada alam sekitar dan risiko potensial kepada kesihatan manusia. Oleh itu, mengurangkan penggunaan RMU gas SF₆ dan mempromosikan RMU insulasi padat akan menjadi matlamat utama untuk pembangunan peralatan pemutus voltan tinggi. Pengeluar tempatan telah meramalkan trend ini dan telah mula mengembangkan dan mengeluarkan produk RMU insulasi padat secara bertahap.

3.4 Optimalisasi Reka Bentuk Struktur Modul Insulasi

Reka bentuk struktur modul insulasi mesti, sambil memenuhi keperluan fungsional, pemeriksaan, dan pemasangan, bertujuan untuk mengurangkan penggunaan bahan dan mencegah stres sisa. Kehadiran stres sisa boleh menyebabkan retakan dalaman dan luaran dalam komponen insulasi padat, menyebabkan pelepasan separa semasa operasi dan potensi pecah insulasi. Oleh itu, penyelidikan mendalam terhadap struktur keseluruhan, ketebalan, dan transisi modul insulasi diperlukan, dengan pertimbangan konsep penghabisan haba.

3.5 Penyelidikan dan Reka Bentuk Lapisan Penyelindung

Tujuan utama reka bentuk luaran adalah untuk merancang penyelindung logam penggandingan: pertama, dalam kejadian kegagalan insulasi, untuk mengasingkan kesalahan pendek hanya ke fasa-ke-tanah, mengurangkan tenaga lengkung api dan risiko kesalahan; kedua, untuk mengekalkan prestasi insulasi dalam mana-mana persekitaran tanpa memerlukan pembersihan permukaan luar modul, memastikan taburan medan elektrik tetap tidak berubah walaupun dengan objek asing logam di dalam kabinet.

4.Arah Pembangunan Teknologi Unit Ring Utama Insulasi Padat

4.1 Pembangunan Bahan Insulasi Baru Berkualiti Tinggi

Walaupun resin epoksi mempunyai prestasi yang baik sebagai bahan insulasi padat, proses pencetakan dalam ruang pemadam lengkung api keramik vakum boleh merosakkan bahan mentah. Oleh itu, penting untuk mengembangkan resin epoksi canggih yang melebihi ciri-ciri bahan semasa. Pada tahun 2014, jurnal Science menerbitkan artikel tentang penemuan polimer thermosetting yang boleh didaur ulang, menandakan kemajuan besar dalam daur ulang "polysalicylate" plastik thermosetting. Polimer ini menunjukkan kebolehdaur ulang yang tinggi, menyelesaikan isu bahwa plastik thermosetting sebelumnya tidak dapat didaur ulang. Dalam dekad berikutnya, produk baru akan semakin menggunakan bahan thermosetting yang boleh didaur ulang.

4.2 Penyelidikan Kaedah Sambungan Antarmuka Komponen Dalaman

Kerana RMU insulasi padat dikeluarkan dengan mengenkapsulasi konduktor litar utama dan bahagian montaj dalam insulasi padat, ketidakfleksibelan komponen yang tertanam memerlukan sambungan piawai antara elemen-elemen cetak yang berbeza. Konfigurasi keseluruhan RMU adalah linear, dan konduktor sambungan mesti dicetak dengan resin epoksi, memerlukan derajat kebebasan tertentu semasa rasionalisasi produk. Untuk mengatasi ini, teknologi antarmuka menggunakan bahan silikon karet untuk sambungan pintu ke konduktor dicadangkan. Kaedah ini membolehkan standardisasi, membolehkan komponen saling bersambung dan dikonfigurasikan secara rasional, mengurangkan kompleksitas reka bentuk keseluruhan enklosur insulasi.

4.3 Prospek Promosi Pasaran RMU Insulasi Padat

RMU insulasi padat mempunyai struktur yang mudah, saiz yang padat, tidak beracun, operasi bebas pencemaran, dan ramah alam sekitar, selaras dengan konsep pembangunan hijau global. Namun, untuk produk berjaya, pengeluar mesti mendapat keuntungan daripada penjualan, menjadikan aplikasi pasaran fokus utama. Memahami dan memenuhi keperluan pengguna adalah kritikal untuk pengenalan produk baru. Prospek aplikasi produk insulasi padat dianalisis berdasarkan keperluan pengguna.

4.3.1 Produk yang Memenuhi Keperluan Pengguna

Semasa penggunaan, pengguna pertama kali memerlukan parameter teknikal produk yang mematuhi piawaian yang berkaitan (spesifikasi teknikal, piawaian nasional dan industri, dll.) dan mendapatkan pensijilan dari industri kuasa nasional. Kerana tiada piawaian spesifik untuk produk insulasi padat, pengeluar mesti membantu dalam penubuhan piawaian nasional atau industri. Dilaporkan bahawa hingga 31 Disember 2002, tuntutan sekitar 15 juta tan produk insulasi padat telah diajukan.

4.3.2 Tuntutan Pengguna yang Tinggi terhadap Produk Rangkaian Pembahagian

Peralatan pembahagian voltan sederhana adalah komponen asas yang digunakan secara meluas dalam grid kuasa. Dengan peningkatan berterusan infrastruktur grid, permintaan untuk peralatan voltan sederhana sebagai jambatan antara rangkaian utama dan pengguna akhir semakin meningkat. Pengguna memerlukan produk dengan jangka hayat layanan yang panjang, adaptabilitas persekitaran yang kuat, patuh kepada piawaian alam sekitar, saiz yang padat, pemasangan mudah dan cepat, ekonomi yang mudah, dan sejarah operasi yang boleh dipercayai.

RMU insulasi padat mempunyai dimensi yang padat, dengan unit kabinet pemutus beban tunggal berukuran 860mm (kedalaman) × 420mm (lebar) × 1200mm (tinggi) atau 850mm (kedalaman) × 500mm (lebar) × 1600mm (tinggi). Saiznya berada di antara peralatan pemutus insulasi udara. Berdasarkan prestasi teknikal di atas, RMU insulasi padat memberikan keselamatan peribadi yang ditingkatkan. Namun, kerana sejarah operasi yang relatif pendek, hanya sedikit unit yang kini beroperasi di beberapa kilang di China. Dengan data operasi yang terbatas, ia tidak mungkin untuk menilai penuaan insulasi epoxy atau menentukan siklus pemeriksaan.

Beberapa pengeluar peralatan tempatan menjamin jangka hayat produk lebih dari 20 tahun melalui fasilitas pengeluaran canggih (bengkel, cetakan, dan penyambungan laser otomatis). Ini mewakili kelebihan kompetitif. Secara ekonomi, pengeluaran semasa enklosur insulasi padat memerlukan pelaburan yang signifikan dalam peralatan khusus, cetakan, dan bahan, menghasilkan harga pasaran yang lebih tinggi. Selain itu, kerana sistem kuasa secara utama menggunakan perolehan peralatan dengan fokus pada harga rendah, modul RMU SF₆ semakin kompetitif dari segi kos, menjadikan sulit bagi RMU insulasi padat untuk mendominasi pasaran dalam jangka pendek.

4.3.3 Keperluan Alam Sekitar Produk

Di kebanyakan kawasan, pengguna memerlukan persekitaran operasi normal tidak melebihi 40°C dan tidak kurang dari -10°C. Namun, frekuensi semakin meningkat bencana alam secara global telah meningkatkan tuntutan pengguna. Sebagai contoh, RMU yang dipasang di persekitaran keras mesti sepenuhnya tertutup dan bebas penyelenggaraan, memastikan insulasi yang lengkap. Peralatan pemutus litar mesti menunjukkan adaptabilitas persekitaran yang kuat, tahan debu dan lembap, perlindungan terhadap pengendapan singkat, dan daya tahan getaran yang ditingkatkan.

Pencetakan komponen dalaman pemutus litar dengan resin epoksi secara signifikan meningkatkan kekuatan dielektrik bahan insulasi, mencegah penurunan akibat getaran semasa pengangkutan dan penggunaan. Berbanding dengan produk RMU insulasi gas, beberapa pengeluar telah menguji di Qinghai dan kawasan lembap pesisir, serta di ketinggian sekitar 4000m, mencapai rating perlindungan IP68. Oleh itu, produk RMU insulasi padat lebih memenuhi keperluan persekitaran.

5.Kesimpulan

Berdasarkan status pembangunan semasa RMU insulasi padat di China, teknologi insulasi relatif matang, secara efektif menangani kelemahan RMU insulasi udara dan gas, dan sesuai untuk persekitaran khas seperti kawasan ketinggian. Penggunaan RMU insulasi padat dapat secara efektif mempromosikan pembangunan grid kuasa China dan menyumbang kepada pembangunan sosioekonomi yang lestari. Dengan perhatian yang semakin meningkat terhadap perlindungan alam sekitar, dapat dikatakan dengan keyakinan bahawa RMU insulasi padat mempunyai prospek aplikasi yang luas.