Katı yalıtımlı Halka Ana Birimlerinin (RMU) Güncel Uygulamaları ve Gelecekteki Eğilimleri

1. Orta Gerilim Dağıtım Ağlarında Katı İzole Halka Anahtarlama Birimlerinin Güncel Uygulama Durumu

1.1 Şehirsel Konut Alanlarındaki Geniş Kapsamlı Uygulama

Orta gerilim halka anahtarlama birimlerinin (RMU) temel bileşenleri yük anahtarlardan ve kavramalılardan oluşur. Bu birimler, basit yapı, kompakt boyut ve nispeten düşük maliyet gibi birçok avantaja sahiptir. Ayrıca, güç kalitesini etkili bir şekilde iyileştirir ve elektrik sağlamanın güvenilirliğini ve güvenliğini artırır. Gözlemler, orta gerilim RMU'ların maksimum nominal akımının 1250A olduğunu, tipik değerinin ise 630A olduğunu göstermektedir. İzolasyon medyasına göre, RMU'lar genellikle havadan izole edilmiş ve SF₆ gazıyla izole edilmiş olmak üzere ikiye ayrılır. Bu birimler, çoğunlukla yük akımlarını devre dışı bırakma ve kısa devre akımlarını kesme amacıyla kullanılır ve ayrıca belirli kontrol ve koruma fonksiyonları sağlar.

1.2 Vakum Yük Anahtarı RMU'lar Güvenilir Ayırma Aralıkları Sağlar

Havadan izole edilmiş RMU'larda kullanılan yük anahtarları, gaz üreten, sıkıştırılmış hava, vakum ve SF₆ olmak üzere dört türde bulunur. Bunlar arasında, SF₆ yük anahtarları havadan izole edilmiş RMU'ların başlıca anahtarları olarak hizmet verir. Kapalı kasalarda bulunan yük anahtarları genellikle üç çalışma pozisyonuna sahiptir: yük kesme, güvenilir yerleştirme ve devre ayırma.

1.3 Artırılan Pratik Uygulama Düzeyi

Genellikle, RMU'lar kompakt bir tasarıma sahiptir. Bu özellik nedeniyle, çoğu yük anahtarı (genellikle yüksek gerilim anahtarı) oldukça basit bir yapıya sahip olup, yüksek gerilim kavramalı ile donatılmıştır. RMU'ların normal operasyonu, çoğunlukla yük anahtarlarına dayanırken, kısa devre akımları etkili bir şekilde kavramalılar tarafından kesilir. Bu iki bileşenin etkili birleşimi, devre kesicilerin kullanımını belirli kapasite aralıklarında sınırlı olmak üzere en üst düzeye çıkarır.

2. Katı İzole Halka Anahtarlama Birimlerinin Gelişme Eğilimleri ve Teknik Özellikleri

2.1 Kaplanmış Direç Teknolojisinin Etkili Uygulaması

Katı izolasyonda, epoksi rezi genellikle ana izolasyon malzemesi olarak kullanılır, vakum ise yayma ortamı olarak hizmet verir. Yük ve akım ayırım gibi işlevleri etkili bir şekilde gerçekleştirmek için, işletme mekanizması doğru bir şekilde çalıştırılmalıdır, bu da güç dağıtım sistemini etkili bir şekilde kontrol etmeyi, ayrıca ekipman ve personel güvenliğini daha fazla korumayı sağlar. Katı izolasyon, anahtarlama ekipmanlarındaki faza-ara izolasyon mesafesini önemli ölçüde azaltır, hava izolasyon boşluğunu 125mm'den birkaç milimetreye kısaltır. SF₆ gazı olmadan, geleneksel C-GIS'e kıyasla toplam hacim küçülmüş olur. Ayrıca, göreceli olarak basit bir işletme mekanizmasının kullanımı, parça sayısını etkili bir şekilde azaltarak ekipmanın güvenilirliğini artırır.

2.2 Katı İzole RMU'ların Teknik Özellikleri

SF₆ anahtarı olan havadan izole edilmiş RMU'lara ve SF₆ gazıyla izole edilmiş RMU'lara kıyasla, katı izole RMU'lar birçok avantaja sahiptir: İlk olarak, kas yapısı daha basittir. Basınç kapları, basınç göstergeleri, doldurma valfleri ve diğer gazla ilgili parçaların kaldırılması, RMU'ların güvenilirliğini büyük ölçüde artırır, bakım maliyetlerini azaltır ve anahtarın çalışma durumunu etkili bir şekilde geliştirir. İkinci olarak, ana anahtar, açık görünen bir kesme özelliği sunan bir ayırma bileşene sahiptir. Katı izolasyon, genellikle epoksi rezi tüpleri ve izolasyon tüpleri kullanır. Bu malzemeler, soğuk bölgelerde SF₆ likitlenmesini ve sıcak bölgelerde termal genişlemenin olumsuz etkilerini etkili bir şekilde azaltarak, aşırı çevresel koşullar altında geniş uygulanabilirliği gösterir.

3. Katı İzole Halka Anahtarlama Birimlerinde Dikkat Edilmesi Gereken Konular

3.1 İzolasyon ve Yüzey Kaplama Teknolojisi

Kısmi salınım oluşum mekanizmasına göre, katı izolasyondaki iç salınım, boşlukların varlığından kaynaklanır. Mevcut kaplama teknikleri genellikle metal kalıpların önceden ısıtılmasını, önceden ısıtılmış parçaların kalıba yerleştirilmesini, vakum altında yavaşça enjekte edilmesini ve sertleşmesini içerir. Bu süreç, sadece etkisiz değil, aynı zamanda pahalıdır. Bölgelerin tamamen çıkarması başarısız olursa, katı izolasyonda çok sayıda boşluk oluşabilir, bu da operasyon sırasında kısmi salınım oluşmasına, uzun vadede izolasyon parçalarının çatlamasına ve ekipmanın güvenli ve güvenilir operasyonunu etkilemesine neden olabilir.

Bu nedenle, gelişmiş, yüksek kaliteli ve etkili epoksi rezi kaplama teknolojisi getirilmelidir. Ayrıca, yüzey ekranlaması doğrudan ekipman performansını etkilediği için, tasarım ve üretim sırasında yüzey ekranlama - yani yüzey ekranlama teknolojisi - konusu ele alınmalıdır. İzolasyon malzemelerinin yüzeyine metalleme, katı izolasyon parçaları için güvenilir bir yerleşme sağlar, çevre faktörlerinin etkisini en aza indirir ve ürün performansını artırır. Şu anda, piyasada bulunan birçoğu katı izole RMU, uygun yüzey işlemeden yoksundur, bu da sağlanan ürünlerde yüksek kısmi salınım seviyelerine yol açmaktadır.

3.2 İşletme ve Bakım Deneyiminin Eksikliği

Katı izole RMU'lar, nispeten yeni bir teknolojidir. Elektrik şebekeleri tarafından bilimsel ve makul bir deneme çalışması düzenlemelerinin eksikliği nedeniyle, şu anki toplam işletme hacmi küçük, işletme süresi kısa ve eyalet şebekeleri tam olarak bağlı değildir. Örneğin, yüksek sıcaklık, yüksek nem, sahil, yüksek yağış ve büyük günlük sıcaklık değişim bölgelerinde, pratik sorunlar çözülmelidir. Ülkede kapsamlı çalışma deneyimi birikmelidir, böylece katı izole RMU'lar için hedefli ve öngörücü iyileştirmeler yapılabilir, ürün güvenliği ve istikrarı sürekli olarak artırılabilir.

3.3 Katı İzole RMU Ekipmanının Geliştirilmesi

Son yıllarda, Çin'in dağıtım ağının hızlı gelişmesiyle, dağıtım sisteminin teknik düzeyi önemli ölçüde artmıştır. Orta gerilim RMU'lar için SF₆ gazı yaygın olarak kullanılmaktadır. Çin'in şu anki gelişim durumuna bakıldığında, SF₆ gazı genel olarak en iyi performansı sunmaktadır. Ancak, çevre koruma farkındalığının ve doğal korumanın önemi arttıkça, RMU'lar için SF₆ gazının geniş ölçekte kullanımı, belirli çevre tehlikeleri ve potansiyel insan sağlığı riskleri oluşturur. Bu nedenle, SF₆ gazlı RMU'ların kullanımını azaltmak ve katı izole RMU'ları teşvik etmek, yüksek gerilim anahtarlama ekipmanlarının gelişiminde birincil hedef olacaktır. Yerel üreticiler bu eğilimi öngörmüş ve katı izole RMU ürünleri geliştirmeye ve üretmeye yavaş yavaş başlamışlardır.

3.4 İzolasyon Modülü Yapı Tasarımının Optimizasyonu

İzolasyon modülünün yapı tasarımı, işlev, inceleme ve montaj gereksinimlerini karşılamaya ek olarak, malzeme tüketimini azaltmayı ve kalıntı gerilimini önlemeyi amaçlamalıdır. Kalıntı geriliminin varlığı, katı izolasyon parçalarında iç ve dış çatlaklara neden olabilir, bu da operasyon sırasında kısmi salınım ve potansiyel izolasyon bozulmasına yol açabilir. Bu nedenle, izolasyon modüllerinin genel yapısı, kalınlığı ve geçişlerinin derinlemesine araştırılması gerekir, ısı tahliyesi kavramlarına da dikkat edilmelidir.

3.5 Ekranlama Katmanlarının Araştırma ve Tasarımı

Dış tasarımın asıl amacı, metal ekranlama yerleşimi planlamaktır: ilk olarak, izolasyon hatası durumunda kısa devre hatalarını yalnızca faz-arası sınırlamak, ark enerjisini ve hata riskini azaltmak; ikinci olarak, herhangi bir çevresel koşulda modülün dış yüzeyinin temizlenmesi gerekmeden izolasyon performansını korumak, dolap içinde metal yabancı cisimler olsa bile elektrik alan dağılımının değişmemesini sağlamak.

4. Katı İzole Halka Anahtarlama Birimi Teknolojisinin Geliştirme Yönelimleri

4.1 Yeni Yüksek Performanslı İzolasyon Malzemelerinin Geliştirilmesi

Epoksi rezi, katı izolasyon malzemesi olarak iyi performans göstermesine rağmen, vakum seramik yayma odalarındaki döküm işlemi ham maddeleri zarar görebilir. Bu nedenle, mevcut malzeme özelliklerini aşan gelişmiş epoksi rezi geliştirilmesi gerekmektedir. 2014 yılında, Science dergisi "polisalisilet" termosetoplastiklerin geri dönüşümüne ilişkin önemli bir ilerleme olan yeni bir geri dönüştürülebilir termoset polimerin keşfini yayınlamıştır. Bu polimer, yüksek geri dönüşüm kabiliyetine sahiptir ve termoset plastiklerin önceden geri dönüştürülemez olması sorununu çözer. Gelecek on yıl içinde, yeni ürünler giderek daha fazla geri dönüştürülebilir termoset malzemeler kullanacaktır.

4.2 İç Bileşen Arayüz Bağlantı Yöntemlerinin Araştırılması

Katı izole RMU'lar, ana devre iletkenlerini ve montaj parçalarını katı izolasyonun içinde dökerek üretilir, bu nedenle gömülü parçaların esnek olmayışı farklı döküm parçaları arasındaki standart bağlantıları zorunlu kılar. RMU'nun genel yapılandırması doğrusaldır ve iletkenleri epoksi rezi ile dökülmelidir, bu da ürünün rasyonelleştirilmesi sırasında belirli bir özgürlük gerektirir. Bu sorunu çözmek için, kapıdan iletken bağlantısı için silikon lastik malzemesi kullanan bir arayüz teknolojisi önerilmektedir. Bu yöntem, parçaların birbirine bağlanmasına ve rasyonel olarak yapılandırılmasına olanak tanır, tüm izole kaplamanın tasarım karmaşıklığını azaltır.

4.3 Katı İzole RMU'ların Pazar Tanıtım Prospekti

Katı izole RMU'lar, basit yapı, kompakt boyut, zehirsiz, kirlilik oluşturmaz, çevreye dost olma özellikleri ile küresel yeşil gelişim kavramına uygun olmaktadır. Ancak, bir ürünün başarılı olması için üreticiler satışlardan kar elde etmelidir, bu nedenle pazar uygulaması önemli bir odak noktasıdır. Kullanıcı ihtiyaçlarını anlamak ve karşılamak, yeni ürünlerin başarılı bir şekilde tanıtılmaları için kritik önem taşır. Katı izole ürünlerin uygulama prospektleri, kullanıcı ihtiyaçlarına dayanarak analiz edilir.

4.3.1 Tüketici İhtiyacını Karşılayan Ürünler

Kullanım sırasında, kullanıcılar öncelikle ürün teknik parametrelerinin ilgili standartlara (teknik şartname, ulusal ve sektör standartları vb.) uygun olmasını ve ulusal elektrik endüstrisi tarafından sertifikalandırılmasını talep eder. Katı izole ürünler için şu an özel standartlar olmadığı için, üreticilerin ulusal veya sektör standartlarının oluşturulmasına yardımcı olması gerekir. 2002 yılı Aralık 31 itibariyle, yaklaşık 15 milyon ton katı izole ürünü talebi bildirildiği rapor edilmiştir.

4.3.2 Dağıtım Ağı Ürünleri İçin Yüksek Kullanıcı Talepleri

Orta gerilim dağıtım ekipmanı, elektrik şebekelerinde yaygın olarak kullanılan temel bir bileşendir. Şebeke altyapısının sürekli genişlemesiyle birlikte, ana ağlar ve son kullanıcılar arasında köprü görevi gören orta gerilim ekipmanları için talep artmaktadır. Kullanıcılar, uzun ömürlü, güçlü çevre uyumlu, çevre standartlarına uygun, kompakt, kolay ve hızlı kurulum, ekonomik ve pratik, güvenilir bir işletme geçmişine sahip ürünler talep etmektedir.

Katı izole RMU'lar, kompakt boyutlara sahiptir, tek yük anahtarı dolap birimleri 860mm (derinlik) × 420mm (genişlik) × 1200mm (yükseklik) veya 850mm (derinlik) × 500mm (genişlik) × 1600mm (yükseklik) ölçülerindedir. Boyutları, havadan izole edilmiş anahtarlama ekipmanlarının boyutları arasındadır. Yukarıdaki teknik performansa dayanarak, katı izole RMU'lar kişisel güvenliği artırır. Ancak, nispeten kısa işletme süresi nedeniyle, şu an Çin'deki birkaç fabrikada sınırlı sayıda birim faaliyet halindedir. Sınırlı işletme verileri nedeniyle, şu an epoksi izolasyonun yaşlanmasını değerlendirmek veya inceleme dönemlerini belirlemek mümkün değildir.

Bazı yerel ekipman üreticileri, gelişmiş üretim tesisleri (atölye, kalıp, otomatik lazer kaynak) aracılığıyla 20 yıldan fazla bir ürün ömrünü garanti eder. Bu, rekabet avantajı sağlar. Ekonomik olarak, katı izole kaplamaların mevcut üretimi, özel ekipman, kalıp ve malzemeler için önemli yatırımları gerektirir, bu da pazarda daha yüksek fiyatları sonuçlandırır. Ayrıca, güç sistemlerinin genellikle düşük fiyat odaklı ekipman ihaleleri kullandığı düşünüldüğünde, SF₆ RMU modülleri giderek daha rekabetçi hale gelmektedir, bu da katı izole RMU'ların kısa vadeli olarak pazar egemenliğine ulaşmasını zorlaştırır.

4.3.3 Ürün Çevresel Gereksinimleri

Çoğu bölgede, kullanıcılar normal işletme ortamının 40°C'yi aşmaması ve -10°C'yi geçmemesi gerektiğini ister. Ancak, küresel ölçekte doğal afetlerin sıklığının artması, kullanıcı beklentilerini yükseltmiştir. Örneğin, zorlu çevrelerde kurulan RMU'lar, tamamen kapalı ve bakım gerektirmeyen, tam izolasyon sağlamalıdır. Devre kesici ekipmanları, toz ve nem dirençli, kısa süreli suya batma koruması ve titreşim dirençliliği gibi güçlü çevre uyumlu özelliklere sahip olmalıdır.

Devre kesici iç bileşenlerinin epoksi rezi ile dökümü, izolasyon malzemelerinin dielektrik gücünü önemli ölçüde artırır, bu da taşıma ve kullanım sırasında titreşim nedeniyle degradasyonu önler. Gazla izole edilmiş RMU ürünlerine kıyasla, bazı üreticiler Qinghai ve sahil nemli bölgelerde, ayrıca 4000m civarında rakımlarda testler yapmış, IP68 koruma derecesini elde etmiştir. Bu nedenle, katı izole RMU ürünler, çevre gereksinimlerini daha iyi karşılar.

5. Sonuç

Çin'de katı izole RMU'ların şu anki gelişim durumuna göre, izolasyon teknolojisi nispeten olgunlaşmıştır, havadan izole edilmiş ve gazla izole edilmiş RMU'ların eksikliklerini etkili bir şekilde ele alır ve yüksek rakımlı bölgeler gibi özel çevrelere uygundur. Katı izole RMU'ların benimsenmesi, Çin'in elektrik şebekesinin gelişimine etkili bir şekilde katkıda bulunabilir ve sürdürülebilir sosyo-ekonomik gelişime katkı sağlayabilir. Çevre korumasına yapılan artan dikkat göz önüne alındığında, katı izole RMU'ların geniş uygulama potansiyeline sahip olduğu güvenle ifade edilebilir.