Nåværende anvendelser og fremtidige trender for fastisolerte ringhovedenheter (RMUs)

1.Nåværende anvendelsesstatus for fastisolerte ringhovedenheter i mediumspenningsnett

1.1 Vidstrakt bruk i bygdeområder

De kjernekomponentene i mediumspenningsringhovedenheter (RMUs) består hovedsakelig av belastningsbrytere og sikringer. Disse enhetene har flere fordeler, inkludert en enkel konstruksjon, kompakt størrelse og relativt lav kostnad. I tillegg forbedrer de effektivt strømkvaliteten og øker påliteligheten og sikkerheten i strømforsyningen. Det er observert at den maksimale nominelle strømmen for mediumspennings RMUs er 1250A, med en typisk verdi på 630A. Basert på isoleringsmedium, deles RMUs generelt inn i to typer: luftisolerede og SF₆-gasisolerede. De brukes hovedsakelig for å skifte belastningsstrømmer, bryte kortslutningsstrømmer, samt tilby visse kontroll- og beskyttelsesfunksjoner.

1.2 Vakuumbelastningsbrytere i RMUs gir pålitelige isolasjonsavstander

Belastningsbrytere som brukes i luftisolerede RMUs inkluderer fire typer: gassdannende, trykkluft, vakuum og SF₆. Av disse er SF₆-belastningsbryterne de primære bryterne i luftisolerede RMUs. Belastningsbryterne i tette beholder har vanligvis tre operasjonsposisjoner: belastningsbryting, pålitelig jording og sirkuitisolering.

1.3 Forbedret praktisk anvendelsesnivå

Generelt har RMUs en kompakt design. Gitt denne karakteristika, har de fleste belastningsbryterne (vanligvis høyspenningsbrytere) en relativt enkel struktur og er utstyrt med høyspenningsikringer. Normal drift av RMUs baserer seg hovedsakelig på belastningsbrytere, mens kortslutningsstrømmer effektivt brytes av sikringer. Den effektive kombinasjonen av disse to komponentene maksimerer erstattelsen av sirkuitbrytere, selv om slik erstattelse er begrenset til spesifikke kapasitetsområder.

2.Utviklingstrender og tekniske kjennetegn for fastisolerte ringhovedenheter

2.1 Effektiv bruk av kapslet pol-teknologi

Epoxyhars er vanligvis brukt som hovedisolermateriale i fastisolering, med vakuum som buekvælningmedium. For å effektivt oppnå funksjoner som belastnings- og strømisolasjon, må driftsmekanismen riktig aktiveres for å muliggjøre effektiv kontroll av strømforsyningsystemet, for videre beskyttelse av utstyr og personell sikkerhet. Fastisolering reduserer betydelig fases mot jord-isolasjonsavstanden innenfor bryterutstyr, og forkorter luftisolasjonsavstander fra 125mm til bare noen få millimeter. Uten SF₆-gass, er det totale volumet redusert sammenlignet med tradisjonell C-GIS. I tillegg reduserer bruken av en relativt enkel driftsme kan antallet komponenter, noe som øker utstyrs pålitelighet.

2.2 Tekniske kjennetegn for fastisolerte RMUs

Sammenlignet med luftisolerede RMUs med SF₆-brytere og SF₆-gasisolerede RMUs, tilbyr fastisolerte RMUs flere fordeler: Først, boligen strukturen er enklere. Ved å eliminere trykkbeholder, trykkmåler, fyllingsventiler og andre gassrelaterte komponenter, blir påliteligheten til RMUs betydelig forbedret, vedlikeholdsomkostninger reduseres, og driftsforholdet til bryteren blir effektivt forbedret. Andre, den hovedbryteren er utstyrt med en isoleringskomponent, som gir en klart synlig bryting. Fastisolering bruker hovedsakelig epoxyhars-hylster og isolerende rør. Disse materiale effektivt demper SF₆-løysing i kalde regioner og reduserer negative effekter fra termisk utvidelse i varmeområder, og demonstrerer bred anvendbarhet i ekstreme miljøer.

3.Spørsmål som krever oppmerksomhet i fastisolerte ringhovedenheter

3.1 Isolering og overflatesprøytesteknologi

I henhold til mekanismen for delvis udløsning, er interne udløsninger i fastisolering hovedsakelig forårsaket av tilstedeværelsen av hull. Nåværende tettseknikker involverer vanligvis forvarming av metallformer, plassering av forvarmet komponenter i formen, langsom injeksjon under vakuum, og harding. Dette prosess ikke bare ineffektiv, men også kostbart. Ufullstendig bobblefjerning kan føre til mange hull i fastisolering, som potensielt kan forårsake delvis udløsning under drift, fører til langsiktig sprekking av isoleringskomponenter og påvirker sikker og pålitelig drift av utstyr.

Derfor må avansert, høykvalitet og effektiv epoxyhars-kapslingsteknologi innføres. I tillegg, siden overflate-skjerming direkte påvirker utstyrs ytelse, må problemet med overflate-skjerming – altså overflate-skjermeteknologi – håndteres under design og produksjon. Formålet med metallisering av overflaten av isoleringsmaterialer er å gi pålitelig jording for fastisolerte komponenter, minimere miljøfaktorers påvirkning, og forbedre produktets ytelse. For øyeblikket mangler en betydelig andel av fastisolerte RMUs på markedet riktig overflatetiltak, resulterer i høye nivåer av delvis udløsning i leverte produkter.

3.2 Manglende drifts- og vedlikeholdserfaring

Fastisolerte RMUs er en relativt ny teknologi. På grunn av mangel på vitenskapelig og rimelig prøvedriftsordning av strømnät, er den nåværende totale driftsvolumet liten, driftstiden kort, og provinsiale nettforbindelser er ufullstendige. For eksempel, i høytemperatur, høyfuktighet, kyst, høy nedbør, og store temperaturvariasjoner regioner, må praktiske problemer løses. Komprehensiv arbeidserfaring må samles nasjonalt for å gjennomføre målrettet og fremtidsrettede forbedringer av fastisolerte RMUs, fortløpende forbedrer produktets sikkerhet og stabilitet.

3.3 Utvikling av fastisolerte RMU-utstyr

I de senere årene, med hurtig utvikling av Kinas distribusjonsnett, har teknologinivået for distribusjonssystemet betydelig forbedret. SF₆-gass har blitt bredt brukt i mediumspennings-RMUs. Fra Kinas nåværende utviklingsstatus, tilbyr SF₆-gass den beste totale ytelsen. Imidlertid, med økende bevissthet om miljøvern og viktigheten av naturlig bevarelse, stiller omfattende bruk av SF₆-gass i RMUs visse miljømessige fare og potensielle risikoer for menneskelig helse. Derfor, redusere bruk av SF₆-gass RMUs og fremme fastisolerte RMUs vil være et hovedmål for utviklingen av høyspenningsbryterutstyr. Innlandsprodusenter har forutsagt denne trender og har gradvis begynt å utvikle og produsere fastisolerte RMU-produkter.

3.4 Optimalisering av isoleringsmodulstrukturell design

Designet av isoleringsmoduler må, samtidig som det oppfyller funksjonelle, inspeksjons- og installasjonskrav, ha som mål å redusere materialforbruk og unngå residuelle spenninger. Tilstedeværelsen av residuelle spenninger kan forårsake interne og eksterne sprækker i fastisolerte komponenter, som fører til delvis udløsning under drift og potensiell isoleringsnedbrytning. Derfor er det nødvendig med dypgående forskning på den totale strukturen, tykkelsen og overgangene av isoleringsmoduler, med hensyn til varmeavledningskonsepter.

3.5 Forskning og design av skjermlag

Det primære formålet med eksternt design er å planlegge metallskjerming jording: først, i tilfelle isoleringsfeil, for å begrense kortslutningsfeil til kun fase-mot-jord, reduserer buenergi og feilrisiko; andre, for å opprettholde isoleringsytelsen i ethvert miljø uten å kreve rensing av modulens ytre overflate, sikrer uendrede elektriske feltfordeling selv med metalliske fremmedlegemer inne i kabinetet.

4.Utviklingsretninger for fastisolerte ringhovedenhetsteknologi

4.1 Utvikling av nye høypresterende isoleringsmaterialer

Selv om epoxyhars presterer godt som et solid isoleringsmateriale, kan gjødselprosessen i vakuum keramikk buekvælning kamre skade råmaterialer. Derfor er det essensielt å utvikle avanserte epoxyhars som overstiger de nåværende materielle egenskapene. I 2014 publiserte tidsskriftet Science en artikkel om oppdagelsen av et nytt gjenbrukelig thermosettingspolymer, som markerte en betydelig fremgang i gjenbruk av "polysalicylate" thermosettingsplast. Dette polymeret viser høy gjenbrukelighet, løser problemet at thermosettingsplast tidligere var ikke-gjenbrukelig. I de kommende ti årene vil nye produkter i økende grad benytte gjenbrukelig thermosettingsmaterialer.

4.2 Forskning på interne komponentgrænseflate forbinder metoder

Siden fastisolerte RMUs produseres ved å kapsle hovedkretsførere og monteringsdeler innenfor fastisolering, krever ubøyelige inngjengte komponenter standardiserte forbindelser mellom ulike gjenstander. Konfigurasjonen av RMU er lineær, og forbindelseskretser må gjenkjennes med epoxyhars, krever en vis frihet under produkt rasjonalisering. For å løse dette, foreslås en grensesnittsteknologi som bruker silikonkautsjuk materiale for gate til kretsfører forbindelser. Denne metoden tillater standardisering, lar komponenter kobles sammen og konfigureres fornuftig, reduserer kompleksiteten av det totale isolerte kabinetdesignet.

4.3 Markedsfremmes perspektiver for fastisolerte RMUs

Fastisolerte RMUs har en enkel struktur, kompakt størrelse, ikke-giftig, forurenset drift, og miljøvennlig, samsvarer med globalt grønn utviklingskonsept. Imidlertid, for et produkt å lykkes, må produsenter tjene penger på salg, gjør markedsanvendelse et sentralt fokus. Forståelse og møte brukernes behov er kritisk for vellykket introdusering av nye produkter. Anvendelsesperspektiver for fastisolerte produkter analyseres basert på brukerbehov.

4.3.1 Produkter som møter forbrukerbehov

Under bruk, krever brukere først at produkttekniske parametre samsvarer med relevante standarder (tekniske spesifikasjoner, nasjonale og bransjestandarder, etc.) og oppnå sertifisering fra nasjonale strømbransje. Siden det ikke finnes spesifikke standarder for fastisolerte produkter, må produsenter hjelpe til med å etablere nasjonale eller bransjestandarder. Det rapporteres at per 31. desember 2002, hadde krav om omtrent 15 millioner tonn av fastisolerte produkter blitt søkt.

4.3.2 Høye brukerkrav for distribusjonsnettprodukter

Mediumspenningsdistribusjonsutstyr er en grunnleggende komponent som er bredt brukt i strømnät. Med den kontinuerlige utvidelsen av nettinfrastruktur, øker etterspørselen etter mediumspenningsutstyr som en bro mellom hovednett og sluttkunder. Brukere krever produkter med lang levetid, sterkt miljøtilpasning, samsvar med miljøstandarder, kompakt størrelse, lett og rask installasjon, økonomisk lurt, og en pålitelig driftshistorie.

Fastisolerte RMUs har kompakte dimensjoner, med enkelt belastningsbryterkabinet enheter som måler 860mm (dybde) × 420mm (bredde) × 1200mm (høyde) eller 850mm (dybde) × 500mm (bredde) × 1600mm (høyde). Deres størrelse ligger mellom luftisolerede bryterutstyr. Basert på ovennevnte tekniske ytelse, gir fastisolerte RMUs forbedret personlig sikkerhet. Imidlertid, på grunn av deres relativt korte driftshistorie, er det bare en begrenset mengde enheter som for øyeblikket er i drift i flere kinesiske fabrikker. Gitt den begrensede driftsdata, er det for øyeblikket umulig å evaluere aldringen av epoxyisolering eller bestemme inspeksjonsintervaller.

Noen innlandsutstyrprodusenter garanterer en produktlevetid på over 20 år gjennom avanserte produksjonsfasiliteter (verksteder, former, og automatisert lasersvingning). Dette representerer en konkurransedyktig fordel. Økonomisk sett, krever den nåværende produksjonen av fastisolerte kabinet signifikant investering i spesialisert utstyr, former, og materialer, resulterer i høyere markedspriser. I tillegg, som strømsystemer hovedsakelig bruker utstyr anbud med fokus på lave priser, SF₆ RMU-moduler har blitt stadig mer kostnadskonkurranse, gjør det vanskelig for fastisolerte RMUs å oppnå markedsdominans i kort sikt.

4.3.3 Produktmiljøkrav

I de fleste områder, krever brukere normal driftsmiljøer som ikke overskrider 40°C og ikke under -10°C. Imidlertid, den økende hyppigheten av naturkatastrofer globalt har økt brukerbehov. For eksempel, RMUs installert i tøffe miljøer må være fullstendig lukket og vedlikeholdsfri, sikre full isolering. Bryterutstyr må vise sterkt miljøtilpasning, dampholdbarhet, kortvarig dykkbeskyttelse, og forbedret vibrasjonstilpasning.

Gjødsling av interne komponenter av brytere med epoxyhars øker betydelig dielektriske styrken av isoleringsmaterialer, forhindrer nedbrytning på grunn av vibrasjon under transport og bruk. Sammenlignet med gasisolerede RMU-produkter, har noen produsenter gjennomført tester i Qinghai og kysthumide områder, samt ved høyder rundt 4000m, oppnådd IP68 beskyttelsesklassering. Derfor, fastisolerte RMU-produkter imøtekommer bedre miljøkrav.

5.Konklusjon

Basert på den nåværende utviklingsstatusen for fastisolerte RMUs i Kina, er isolasjonsteknologien relativt moden, effektivt løser svakheter hos luftisolerede og gasisolerede RMUs, og egner seg for spesielle miljøer som høydregioner. Inntar fastisolerte RMUs kan effektivt fremme utviklingen av Kinas strømnett og bidra til bærekraftig sosioøkonomisk utvikling. Med økende oppmerksomhet på miljøvern, kan det med sikkerhet stilles fast at fastisolerte RMUs har bred anvendelsespotensial.