Trenutne uporabe in prihodnje trendi pevkoizoliranih kolobarjnih glavnih enot (RMU)

1.Trenutno stanje uporabe pečenih izoliranih krožnih enot v srednjesilnih distribucijskih omrežjih

1.1 Široka uporaba v mestnih naseljenih območjih

Osnovni komponenti srednjesilnih krožnih enot (KME) predvsem sestavljajo preklopne ventile in varilke. Te enote ponujajo več prednosti, kot so preprosta struktura, kompaktna velikost in relativno nizka cena. Poleg tega učinkovito izboljšujejo kakovost energije in povečujejo zanesljivost in varnost oskrbe s struje. Opazovali smo, da je največja imenovana tok za srednjesilne KME 1250A, tipična vrednost pa 630A. Glede na izolacijsko sredstvo so KME na splošno razdeljene na dva tipa: zrakom izolirane in SF₆ plinom izolirane. Uporabljajo se predvsem za preklapljanje toka bremena in prekinjanje kratkih zaprtij, ter prav tako zagotavljajo določene funkcije nadzora in zaščite.

1.2 Pečene preklopne ventile KME zagotavljajo zanesljive ločevalne prostore

Preklopne ventile, uporabljeni v zrakom izoliranih KME, vključujejo štiri vrste: plinogenne, stisnega zraka, pečene in SF₆. Med njimi so SF₆ preklopni ventili glavni preklopniki v zrakom izoliranih KME. Preklopni ventili v zaprtih ohišjih običajno imajo tri operativne položaje: preklop bremena, zanesljivo zemljenje in ločevanje krca.

1.3 Izboljšan praktični raven uporabe

Na splošno imajo KME kompaktno obliko. Zato imajo večina preklopnih ventilov (običajno visokonapetostni preklopniki) relativno preprosto strukturo in so opremljeni s visokonapetostnimi varilkami. Normalno delovanje KME se glavno zanaša na preklopne ventile, medtem ko jih varilke učinkovito prekinjajo kratka zaprtja. Učinkovita kombinacija teh dveh komponent maksimalno nadomešča preklopnike, čeprav je ta nadomeščanje omejeno na določene kapacitete.

2.Razvojni trendi in tehnološki značilnosti pečenih izoliranih krožnih enot

2.1 Učinkovita uporaba tehnologije zaprtih polov

Epoxydne smole se pogosto uporabljajo kot glavno izolacijsko material v pečeni izolaciji, z pečeno kot sredstvom za uglaševanje lok. Za učinkovito dosego funkcij, kot so ločevanje toka in bremena, mora biti mehanizem delovanja pravilno aktiviran, da omogoči učinkovito nadzor distribucijskega sistema, dodatno zaščito opreme in varnost osebja. Pečena izolacija znatno zmanjša faza-do-tla izolacijsko razdaljo znotraj preklopnika, skračuje vzdušne izolacijske prostore od 125 mm le na nekaj milimetrov. Brez SF₆ plina je celotna prostornina manjša v primerjavi s tradicionalnimi C-GIS. Poleg tega uporaba relativno preprostega mehanizma delovanja učinkovito zmanjša število komponent, kar poveča zanesljivost opreme.

2.2 Tehnološke značilnosti pečenih izoliranih KME

V primerjavi z zrakom izoliranimi KME z SF₆ preklopniki in SF₆ plinom izoliranimi KME, pečene izolirane KME ponujajo več prednosti: Prvič, struktura ohišja je preprostejša. Z odstranitvijo tlakovanj, tlakomerov, napornih ventilov in drugih plinskih komponent, je zanesljivost KME veliko izboljšana, zmanjšani so stroški vzdrževanja in učinkovito izboljšano delovanje preklopnika. Drugič, glavni preklopnik je opremljen z ločevalnim elementom, ki zagotavlja jasno vidljiv prekid. Pečena izolacija predvsem uporablja epoksidne rokave in izolacijske cevi. Ti materiali učinkovito zmanjšajo tekočenje SF₆ v hladnih regijah in zmanjšajo negativne učinke termičnega širitve v toplih območjih, prikazujejo široko uporabnost v ekstremnih okoljih.

3.Vprašanja, ki jih je treba upoštevati pri pečenih izoliranih krožnih enotah

3.1 Izolacija in površinska premazna tehnologija

Glede na mehanizem nastanka delne razsevanosti, notranje razsevanje v pečeni izolaciji je predvsem povzročeno z dejstvom, da obstajajo praznine. Trenutne tehnike zatekanja običajno vključujejo predgreševanje kovinskih form, postavljanje predgrejetih komponent v formo, počasno vstresanje pod vakuumom in hrčenje. Ta postopek ni le neučinkovit, ampak tudi drag. Neustrezen odstranek puha lahko vodi do velikega števila praznin v pečeni izolaciji, kar lahko v operativnem stanju povzroči delno razsevanje, dolgoročno razbijanje izolacijskih komponent in vpliv na varno in zanesljivo delovanje opreme.

Zato je treba uvesti napredno, visokokakovostno in učinkovito tehnologijo zatekanja epoxydnih smol. Poleg tega, ker neposredno vpliva na zmogljivost opreme, mora biti vprašanje površinskega ščitnega sloja - tj. tehnologija površinskega ščitnega sloja - obravnavano med načrtovanjem in proizvodnjo. Namen metaliziranja površine izolacijskih materialov je zagotoviti zanesljivo zemljenje pečenih izolacijskih komponent, zmanjšati vpliv okoljskih dejavnikov in izboljšati zmogljivost izdelka. Trenutno velika števila pečenih izoliranih KME na trgu niso pravilno ravnanje površine, kar vodi do visokih ravni delne razsevanosti v dobavljenih izdelkih.

3.2 Pomanjkanje izkušenj s delovanjem in vzdrževanjem

Pečene izolirane KME so relativno nova tehnologija. Zaradi pomanjkanja znanstveno in razumno poskusa z uporabo električnih omrežij je trenutna skupna operativna količina majhna, operativni čas kratki in povezave regionalnih omrežij nepopolne. Na primer, v območjih z visoko temperaturo, visoko vlago, obalnih, visokimi padavini in velikimi dnevno-nočnimi temperaturnimi variacijami, je potrebno reševati praktične vprašanja. Potrebno je zbrati ustrezne izkušnje z delom po državi, da bi opravili ciljno in napredno izboljšanje pečenih izoliranih KME, zvezno izboljšujejo varnost in stabilnost izdelkov.

3.3 Razvoj opreme pečenih izoliranih KME

V zadnjih letih, s hitrim razvojem distribucijskega omrežja Kitajske, je tehnična raven distribucijskega sistema znatno izboljšala. SF₆ plin se je široko uporabljal v srednjesilnih KME. Glede na trenutno razvojno stanje Kitajske, SF₆ plin ponuja najboljše skupno delovanje. Vendar, z naraščajočim zavedanjem o varstvu okolja in pomembnosti ohranjanja narave, široka uporaba SF₆ plina v KME predstavlja določene onesvarne nevarnosti in morebitne tveganja za zdravje ljudi. Zato bo zmanjševanje uporabe SF₆ plinu KME in spodbujanje pečenih izoliranih KME glavni cilj razvoja visokonapetostne preklopnike. Domestični proizvajalci so predvideli ta trend in so začeli postopno razvijati in proizvajati izdelke pečenih izoliranih KME.

3.4 Optimalizacija strukturnega dizajna izolacijskih modulov

Strukturni dizajn izolacijskih modulov mora, medtem ko izpolnjuje funkcionalne, inspekcijske in namestitvene zahteve, usmerjati v zmanjševanje porabe materialov in preprečevanje ostankov stresa. Prisotnost ostankov stresa lahko povzroči notranje in zunanje pukotine v pečenih izolacijskih komponentah, kar vodi do delne razsevanosti v operativnem stanju in možno izolacijsko razbitje. Zato je potrebno globoko raziskati celotno strukturo, debelino in prehode izolacijskih modulov, s upoštevanjem konceptov ohlajevanja.

3.5 Raziskave in dizajn ščitnih slojev

Primarni namen zunanjega dizajna je načrtovanje kovinskog ščitnega zemljenja: prvič, v primeru izolacijskega odpovedovanja, omejevanje kratkih zaprtij samo na fazo-do-tla, zmanjšanje energije loka in tveganja odpovedovanja; drugič, ohranjanje izolacijske zmogljivosti v katerem koli okolju brez potrebe po čiščenju zunanje površine modula, zagotavljanje nespremenjene porazdelitve električnega polja, tudi z metali tuji predmeti znotraj kabinetov.

4.Smeri razvoja tehnologije pečenih izoliranih krožnih enot

4.1 Razvoj novih visokoperformantnih izolacijskih materialov

Čeprav epoxydna smola dobro deluje kot pečen izolacijski material, proces livljenja pod vakuumom v keramičnih lokougljevih lahko poškoduje surovine. Zato je ključno razviti napredne epoxydne smole, ki presegajo značilnosti trenutnih materialov. Leto 2014 je revija Science objavila članek o odkritju novega reciklabilnega termoreaktivnega polimera, kar označuje pomemben napredek v recikliranju "polisalicylat" termoreaktivnih plastik. Ta polimer kaže visoko reciklabilnost, rešuje problem, da so termoreaktivne plastike prej niso bile reciklabilne. V naslednjem desetletju bodo nove izdelke vedno bolj uporabljale reciklabilne termoreaktivne materiale.

4.2 Raziskave metod povezovanja mednotranjih komponent

Ker so pečene izolirane KME izdelane z zaprtjem glavnih vodnih vodil in montažnih delov znotraj pečene izolacije, inflexibilnost vdelanih komponent zahteva standardizirane povezave med različnimi livljenimi elementi. Celotna konfiguracija KME je linearna, in povezovalne vodilne morajo biti livljene z epoxydno smolo, zahtevajo določeno stopnjo svobode med racionalizacijo izdelka. Da bi to rešili, je predlagana interfejsna tehnologija, ki uporablja silikonsko gumeni material za povezave med vrata in vodilom. Ta metoda omogoča standardizacijo, omogoča povezovanje komponent in racionalno konfiguracijo, zmanjša kompleksnost celotnega izoliranega ohišja.

4.3 Perspektive tržne promocije pečenih izoliranih KME

Pečene izolirane KME imajo preprosto strukturo, kompakten velikost, netoksichen, neonesnačen delovanje in prijaznost do okolja, v skladu z globalno zeleno idejo o razvoju. Vendar, da bi bil izdelek uspešen, mora proizvajalec zaslužiti na prodaji, zato je tržna uporaba ključno smer. Razumevanje in izpolnjevanje potreb uporabnikov je ključno za uspešno uvajanje novih izdelkov. Prospekt uporabe pečenih izoliranih izdelkov je analiziran glede na zahteve uporabnikov.

4.3.1 Izdelki, ki ustrezajo potrebam potrošnikov

Med uporabo uporabniki prvič zahtevajo, da tehnični parametri izdelka ustrezajo relevantnim standardom (tehnični specifikacije, nacionalni in industrijski standardi itd.) in pridobijo certifikat od nacionalne elektroenergetske industrije. Ker trenutno ne obstajajo specifični standardi za pečene izolirane izdelke, morajo proizvajalci pomagati pri ustanavljanju nacionalnih ali industrijskih standardov. Poroča se, da do 31. decembra 2002 so bili oddani zahtevki za približno 15 milijonov ton pečenih izoliranih izdelkov.

4.3.2 Visoke zahteve uporabnikov za izdelki distribucijskega omrežja

Srednjesilna distribucijska oprema je osnovni sestavni del, široko uporabljen v električnih omrežjih. S stalnim razširjanjem infrastrukture omrežja, raste zahteva za srednjesilno opremo kot most med glavnimi omrežji in končnimi uporabniki. Uporabniki zahtevajo izdelke z dolgo življenjsko dobo, močno prilagodljivostjo okolju, skladnostjo z okoljskimi standardi, kompaktno velikostjo, enostavno in hitro namestitvijo, gospodarsko ugodnostjo in zanesljivo operativno zgodovino.

Pečene izolirane KME imajo kompaktno velikost, z enotskim kabinetom preklopne ventile meri 860mm (globina) × 420mm (širina) × 1200mm (višina) ali 850mm (globina) × 500mm (širina) × 1600mm (višina). Njihova velikost se nahaja med zrakom izolirano opremo. Glede na zgornje tehnične zmogljivosti, pečene izolirane KME zagotavljajo izboljšano osebno varnost. Vendar, zaradi relativno kratke operativne zgodovine, je trenutno le omejeno število enot v uporabi v nekaterih kitajskih tovarnah. Zaradi omejene operativne podatkov, trenutno ni mogoče oceniti staranja epoxydne izolacije ali določiti kontroldnih ciklov.

Nekateri domestični proizvajalci opreme zagotavljajo življenjsko dobo izdelka več kot 20 let z naprednimi proizvodnimi ustanovami (delavnice, forme in avtomatsko laserjevsko zavarivanje). To predstavlja konkurenčno prednost. Gospodarsko, trenutna proizvodnja pečenih izoliranih ohišji zahteva veliko investicije v specializirano opremo, forme in material, kar vodi do višjih tržnih cen. Poleg tega, ker se električni sistemi glavno uporabljajo za javno licitiranje opreme z osredotočenostjo na nizke cene, so module SF₆ KME postali vse bolj cenovno konkurenčni, kar težko omogoča pečenim izoliranim KME, da bi hitro prevzeli dominiranje na trgu.

4.3.3 Okoljske zahteve za izdelke

V večini območij uporabniki zahtevajo normalno delovno okolje, ki ne presega 40°C in ne pada pod -10°C. Vendar, s povečanjem pogostosti naravnih nesreč po vsem svetu, so zahteve uporabnikov naraščale. Na primer, KME, nameščene v težkih okoljih, morajo biti popolnoma zaprte in brez vzdrževanja, zagotavljajo popolno izolacijo. Oprema za preklopnike mora pokazati močno prilagodljivost okolju, odpornost na prah in vlago, zaščito pred kratkoročnim potoplanjem in izboljšano odpornost na vibracije.

Livljenje notranjih komponent preklopnika z epoxydno smolo znatno poveča dielektrično čvrsto izolacijskih materialov, preprečuje degradacijo zaradi vibracij med transportom in uporabo. V primerjavi z plinom izoliranimi KME izdelki, nekateri proizvajalci so izvedli teste v Qinghai in obalnih vlagenih območjih, kot tudi na višinah okoli 4000m, dosežen je IP68 zaščitni standard. Torej, pečene izolirane KME izdelki bolje ustrezajo okoljskim zahtevam.

5.Zaključek

Glede na trenutno razvojno stanje pečenih izoliranih KME v Kitajski, je tehnologija izolacije relativno zrela, učinkovito rešuje pomanjkljivosti zrakom izoliranih in plinom izoliranih KME, in je primerna za posebna okolja, kot so visokonapetostna območja. Uvedba pečenih izoliranih KME lahko učinkovito spodbuja razvoj električnega omrežja Kitajske in prispeva k trajnostnemu družbeno-ekonomskemu razvoju. S naraščajočim pozornostjo k varstvu okolja, se lahko z gotovostjo trdi, da imajo pečene izolirane KME široke perspektive uporabe.