Trenutne primene i buduće trendovi čvrsto izolovanih kolijevnih jedinica (RMU)
1.Trenutno stanje primene čvrsto izolovanih kolijevskih jedinica u srednjenskim distributivnim mrežama
1.1 Široka primena u urbanim stambenim zonama
Ključni komponenti srednjonaponskih kolijevskih jedinica (RMU) uglavnom se sastoje od prekidnika opterećenja i žički. Ove jedinice nude nekoliko prednosti, uključujući jednostavnu strukturu, kompaktnu veličinu i relativno nisku cenu. Takođe, efikasno unapređuju kvalitet struje i povećavaju pouzdanost i sigurnost snabdevanja strujom. Podaci pokazuju da je maksimalna nominalna struja za srednjonaponske RMU-e 1250A, sa tipičnom vrednošću od 630A. Na osnovu izolacionog medija, RMU-e se obično dele na dva tipa: vazdušno izolovane i SF₆ gasne izolacije. One su uglavnom koristene za prekidanje struje opterećenja i prekidanje struje kratkog spoja, te takođe pružaju određene funkcije kontrole i zaštite.
1.2 Vakumski prekidnici opterećenja u RMU-e pružaju pouzdane izolacione rastojanja
Prekidnici opterećenja koji se koriste u vazdušno izolovanim RMU-ima uključuju četiri tipa: generisanje gasa, stisnuti vazduh, vakum i SF₆. Među njima, SF₆ prekidnici opterećenja služe kao glavni prekidnici u vazdušno izolovanim RMU-ima. Prekidnici u zapečaćenim okvirima obično imaju tri operativne pozicije: prekid struje opterećenja, pouzdan zemljani kontakt i izolacija kruga.
1.3 Unapređen nivo praktične primene
Opšte, RMU-e imaju kompaktno dizajniranu strukturu. Uz ovu karakteristiku, većina prekidnika opterećenja (obično visokonaponski prekidnici) ima relativno jednostavnu strukturu i opremljena je visokonaponskim žičkama. Normalna operacija RMU-e uglavnom se zasniva na prekidnicima opterećenja, dok se struja kratkog spoja efikasno prekida žičkama. Efektivna kombinacija ova dva komponenta maksimalno zamjenjuje prekidnike, iako takva zamjena ograničena je na specifične kapacitete.
2.Trendovi razvoja i tehničke karakteristike čvrsto izolovanih kolijevskih jedinica
2.1 Efektivna primena tehnologije kapsuliranih polova
Epoxy resina se često koristi kao glavni izolacioni materijal u čvrstoj izolaciji, dok vakum služi kao medij za ugasevanje luke. Da bi se efikasno postigli funkcionalnosti poput prekida struje opterećenja i izolacije, mehanizam rada mora biti pravilno aktiviran kako bi omogućio efikasnu kontrolu sistema raspodele struje, dodatno štitivši opremu i sigurnost osoblja. Čvrsta izolacija značajno smanjuje izolaciono rastojanje faza do zemlje unutar aparata, skraćujući vazdušna izolaciona rastojanja sa 125mm na samo nekoliko milimetara. Bez SF₆ gasa, ukupni volumen je manji u odnosu na tradicionalne C-GIS. Takođe, upotreba relativno jednostavnog mehanizma rada efikasno smanjuje broj komponenata, unapređujući pouzdanost opreme.
2.2 Tehničke karakteristike čvrsto izolovanih RMU-e
U poređenju sa vazdušno izolovanim RMU-e sa SF₆ prekidnicima i SF₆ gasnim izolovanim RMU-e, čvrsto izolovane RMU-e nude nekoliko prednosti: Prvo, struktura kućišta je jednostavnija. Eliminacijom spremnika pod pritiskom, manometara, ventila za punjenje i drugih komponenata vezanih za gas, pouzdanost RMU-e je značajno poboljšana, smanjene su troškove održavanja, a radni uslovi prekidnika su efikasno unapređeni. Drugo, glavni prekidnik je opremljen izolacionim komponentom, pružajući vidljivi prekid. Čvrsta izolacija uglavnom koristi epoksidne sledeve i izolacione cevi. Ovi materijali efikasno smanjuju likvefikaciju SF₆ u hladnim regionima i smanjuju negativne efekte termičke ekspanzije u visokotemperaturnim područjima, pokazivši široku primenjivost u ekstremnim uslovima.
3.Pitanja koja zahtevaju pažnju u čvrsto izolovanim kolijevskim jedinicama
3.1 Izolacija i tehnologija površinske ogrtanosti
Prema mehanizmu formiranja parcijalnih ispitivanja, interne ispitivanja u čvrstoj izolaciji uglavnom su uzrokovane prisutnošću praznine. Trenutne tehnike zatvaranja obično uključuju prezagrevanje metalnih kalupa, stavljajući prezagrevane komponente u kalup, sporo ubrizgavanje pod vakuumom i pečenje. Ovaj proces nije samo neefikasan, već i skup. Nepotpuno uklanjanje mehova može dovesti do mnogo praznina u čvrstoj izolaciji, što može dovesti do parcijalnih ispitivanja tokom rada, dovodeći do dugotrajne pukotine izolacionih komponenti i utičući na sigurno i pouzdano funkcionisanje opreme.
Stoga, potrebno je uvesti naprednu, visokokvalitetnu i efikasnu tehnologiju enkapsulacije epoxy resine. Takođe, budući da direktno utiče na performanse opreme, problem površinske ogrtanosti - tj. tehnologija površinske ogrtanosti - mora biti rešen tokom dizajna i proizvodnje. Cilj metale na površini izolacionih materijala je da pruži pouzdano zemljanje čvrstih izolacionih komponenti, minimizira uticaj okruženjskih faktora i unapredi performanse proizvoda. Trenutno, značajan deo čvrsto izolovanih RMU-e na tržištu nedostaje pravilno tretiranje površine, što dovodi do visokih nivoa parcijalnih ispitivanja u dostavljenim proizvodima.
3.2 Nedostatak iskustva u radu i održavanju
Čvrsto izolovane RMU-e su relativno nova tehnologija. Zbog nedostatka znanstveno i razumno organiziranih probnih operacija struja, trenutni ukupni operativni obim je mali, vreme operacije je kratko, a veze provincialnih mreža su nekompletne. Na primer, u regionima sa visokim temperaturama, visokom vlažnošću, obalnim područjima, visokim padovima kiše i velikim dijurnim promenama temperature, praktični problemi treba da budu rešeni. Potrebno je akumulirati sveobuhvatno radno iskustvo na nacionalnom nivou kako bi se vršile ciljane i predviđajuće poboljšave čvrsto izolovanih RMU-e, neprekidno unapređujući sigurnost i stabilnost proizvoda.
3.3 Razvoj opreme za čvrsto izolovane RMU-e
U poslednjih godina, uz brz razvoj distributivne mreže Kine, tehnološki nivo distributivnog sistema je značajno poboljšan. SF₆ gas se široko koristi u srednjonaponskim RMU-e. Sa trenutnim statusom razvoja u Kini, SF₆ gas nudi najbolje ukupne performanse. Međutim, uz porast svestranosti o zaštiti životne sredine i važnosti očuvanja prirode, široka upotreba SF₆ gasa u RMU-e predstavlja određene ekološke opasnosti i potencijalne rizike za zdravlje ljudi. Stoga, smanjenje upotrebe SF₆ gasnih RMU-e i promocija čvrsto izolovanih RMU-e biće primarni cilj razvoja visokonaponske opreme. Domaći proizvođači su prevideli ovaj trend i počeli su postepeno razvijati i proizvoditi proizvode čvrsto izolovanih RMU-e.
3.4 Optimalizacija dizajna strukture izolacionih modula
Dizajn strukture izolacionih modula mora, dok ispunjava funkcionalne, inspekcijske i montažne zahteve, ciljati na smanjenje potrošnje materijala i sprečavanje ostataka stresa. Prisustvo ostatka stresa može dovesti do unutrašnjih i vanjskih pukotina u čvrstim izolacionim komponentama, što dovodi do parcijalnih ispitivanja tokom rada i potencijalnog raspadanja izolacije. Stoga, potrebno je duboko istraživanje celokupne strukture, debljine i prelaza izolacionih modula, uz razmatranje koncepta toplinskog disipiranja.
3.5 Istraživanje i dizajn ogrtajućih slojeva
Primarni cilj spoljnog dizajna je planiranje metalne ogrtanosti: prvo, u slučaju propusta izolacije, ograničiti prekid kruga samo na fazu-do-zemlje, smanjujući energiju luke i rizik od greške; drugo, održavati performanse izolacije u bilo kom okruženju bez potrebe čišćenja spoljne površine modula, osiguravajući nepromenjeno raspodeljene električne polja, čak i sa metaličkim stranim predmetima unutar ormara.
4.Smerovi razvoja tehnologije čvrsto izolovanih kolijevskih jedinica
4.1 Razvoj novih visokoperformansnih izolacionih materijala
Iako epoxy resina dobro funkcioniše kao čvrsti izolacioni materijal, postupak lisovanja u vakuumskim keramičkim ugasevnim komorama može oštetiti sirovine. Stoga, potrebno je razviti napredne epoxy resinse koje prevazilaze karakteristike trenutnih materijala. Godine 2014, časopis Science objavio je članak o otkriću novog reciklabilnog termosetnog polimera, označavajući značajan napredak u recikliranju "polisalicilatnih" termosetnih plastika. Ovaj polimer pokazuje visoku reciklabilnost, rešavajući problem da su termosetne plastike ranije bile nerreciklabilne. U narednoj deceniji, novi proizvodi će sve više koristiti reciklabilne termosetne materijale.
4.2 Istraživanje metoda povezivanja interfejsa internih komponenti
Pošto su čvrsto izolovane RMU-e proizvedene enkapsulacijom glavnih vodnih vodilaca i montažnih delova unutar čvrste izolacije, inflexibilnost ugrađenih komponenti zahteva standardizovane veze između različitih lisanih elemenata. Ukupna konfiguracija RMU-e je linearna, a povezujući vodilci moraju biti lisani sa epoxy resinom, zahtevajući određenu slobodu tokom racionalizacije proizvoda. Da bi se to rešilo, predlaže se interfejsna tehnologija koja koristi silikonski gumeni materijal za veze vrata sa vodilcima. Ovaj metod omogućava standardizaciju, dozvoljavajući povezivanje komponenti i racionalnu konfiguraciju, smanjujući kompleksnost dizajna celokupne izolacione kutije.
4.3 Prognoza tržišnog promovisanja čvrsto izolovanih RMU-e
Čvrsto izolovane RMU-e imaju jednostavnu strukturu, kompaktnu veličinu, nesmetanu i ekološku operaciju, što odgovara globalnom konceptu zelene razvojne politike. Međutim, da bi proizvod bio uspešan, proizvođači moraju ostvariti profit od prodaje, čime tržišna primena postaje ključna tačka. Razumevanje i zadovoljavanje potreba korisnika ključno je za uspešno uvođenje novih proizvoda. Prospekti primene čvrsto izolovanih proizvoda analizirani su na osnovu potreba korisnika.
4.3.1 Proizvodi koji zadovoljavaju potrebe potrošača
Tijekom korištenja, korisnici prvo zahtevaju da tehnički parametri proizvoda budu u skladu s relevantnim standardima (tehničkim specifikacijama, nacionalnim i industrijskim standardima itd.) i da dobiju certifikaciju od nacionalne elektroindustrije. Budući da trenutno ne postoje specifični standardi za čvrsto izolovane proizvode, proizvođači moraju pomoći u uspostavljanju nacionalnih ili industrijskih standarda. Izvještaji navode da do 31. decembra 2002. zahtjevi za oko 15 miliona tona čvrsto izolovanih proizvoda bili su podneseni.
4.3.2 Visoki zahtjevi korisnika za proizvode distributivne mreže
Srednjonaponska distributivna oprema je osnovni element široko korišten u elektroenergetske mreže. S nastavkom proširenja infrastrukture mreže, raste potreba za srednjonaponskom opremom kao mostom između glavnih mreža i krajnjih korisnika. Korisnici zahtevaju proizvode sa dugim vremenom trajanja, jakom adaptabilnošću na okoliš, u skladu sa ekološkim standardima, kompaktnom veličinom, lakošću i brzinom instalacije, ekonomskom ugodnošću i pouzdanom istorijom rada.
Čvrsto izolovane RMU-e imaju kompaktnu dimenziju, s jedinicom ormar prekidnika opterećenja od 860mm (dubina) × 420mm (širina) × 1200mm (visina) ili 850mm (dubina) × 500mm (širina) × 1600mm (visina). Njihova veličina se nalazi između veličine vazdušno izolovanih aparata. Na osnovu gore navedenih tehničkih performansi, čvrsto izolovane RMU-e pružaju poboljšanu osobnu sigurnost. Međutim, zbog relativno kratkog vremena rada, trenutno je u upotrebi ograničen broj jedinica u nekoliko fabrika u Kini. Zbog ograničenih podataka o radu, trenutno je nemoguće proceniti starenje epoxy izolacije ili odrediti cikluse inspekcije.
Neki domaći proizvođači opreme garantuju vreme trajanja proizvoda preko 20 godina putem naprednih proizvodnih instalacija (radionica, kalupi i automatizovano lasersko zavarivanje). To predstavlja konkurentni predlog. Ekonomski, trenutna proizvodnja čvrsto izolovanih kutija zahteva značajnu investiciju u specijalizovanu opremu, kalupe i materijale, što dovodi do viših tržišnih cena. Takođe, budući da elektroenergetske sisteme uglavnom koriste licitacije opreme sa fokusom na niske cene, moduli SF₆ RMU-e postaju sve konkurentniji, čime je teško čvrsto izolovanim RMU-e postići dominaciju na tržištu u kratkom roku.
4.3.3 Ekološki zahtjevi za proizvode
U većini regija, korisnici zahtevaju normalne radne okruženja koje ne prelaze 40°C i ne padaju ispod -10°C. Međutim, povećana učestalost prirodnih katastrofa globalno je povećalo zahteve korisnika. Na primer, RMU-e instalirane u teškim uslovima moraju biti potpuno zapečaćene i nemaju potrebu za održavanjem, obezbeđujući potpunu izolaciju. Oprema za prekidnike mora pokazati jaka adaptabilnost na okoliš, otpornost na prljavštinu i vlagu, zaštitu od kratkotrajnog ponuranja i jaču otpornost na vibracije.
Lisanje internih komponenti prekidnika sa epoxy resinoznatno povećava dielektričnu čvrstoću izolacionih materijala, sprečavajući degradaciju tokom transporta i korištenja. U usporedbi s gasnim izolovanim RMU proizvodima, neki proizvođači su provedli testove u Qinghai i obalnim vlažnim regijama, kao i na visinama oko 4000m, dostižući zaštitne ocene IP68. Stoga, proizvodi čvrsto izolovanih RMU-e bolje zadovoljavaju ekološke zahteve.
5.Zaključak
Na osnovu trenutnog statusa razvoja čvrsto izolovanih RMU-e u Kini, tehnologija izolacije je relativno zrela, efikasno rešavajući nedostatke vazdušno izolovanih i gasnih izolovanih RMU-e, i pogodna za posebne okruženja kao što su visoke nadmorske visine. Usvojavanje čvrsto izolovanih RMU-e može efikasno potaknuti razvoj elektroenergetske mreže Kine i doprineti održivom socijalno-ekonomskom razvoju. S porastom pažnje posvećene zaštiti životne sredine, može se sa sigurnošću reći da čvrsto izolovane RMU-e imaju široke perspektive primene.
