Solid-Insulated Ring Main Units (RMUs) کے موجودہ اطلاقیات اور مستقبل کی روند

1. میڈیم وولٹیج تقسیم کے نیٹ ورک میں سلیڈ انسلیشن رنگ مین یونٹس کا موجودہ درجہ عمل

1.1 شہری آبادی کے علاقوں میں وسیع پیمانے پر استعمال

میڈیم وولٹیج رنگ مین یونٹس (RMUs) کے بنیادی اجزا بھار لی سوچز اور فیوزز پر مشتمل ہوتے ہیں۔ یہ یونٹس کئی فوائد پیش کرتے ہیں، جن میں سادہ ڈھانچہ، کم حجم، اور نسبتاً کم قیمت شامل ہیں۔ علاوہ ازیں، یہ برق کی کیفیت میں کئی طرح سے بہتری کرتے ہیں اور برق کی فراہمی کی قابلِ اعتمادیت اور سلامتی کو بڑھاتے ہیں۔ مشاہدات کے مطابق میڈیم وولٹیج RMUs کا زیادہ سے زیادہ مقررہ کرنٹ 1250A ہے، جس کی عام قیمت 630A ہے۔ انسلیشن میڈیا کے بنیاد پر RMUs کو عام طور پر دو قسموں میں تقسیم کیا جاتا ہے: ہوا انسلیشن اور SF₆ گیس انسلیشن۔ یہ بنیادی طور پر بھار کرنٹ کو سوچنے اور مختصر سرکٹ کرنٹ کو منقطع کرنے کے لیے استعمال ہوتے ہیں، اور کچھ کنٹرول اور حفاظت کی خصوصیات بھی فراہم کرتے ہیں۔

1.2 ویکیوئم بھار لی سوچ RMUs مطمئن عازمہ فاصلے فراہم کرتے ہیں

ہوا انسلیشن RMUs میں استعمال ہونے والے بھار لی سوچز کی چار قسمیں ہوتی ہیں: گیس پیدا کرنے والے، مضغوط ہوا، ویکیوئم، اور SF₆۔ ان میں سے SF₆ بھار لی سوچز ہوا انسلیشن RMUs کے بنیادی سوچز کے طور پر کام کرتے ہیں۔ بند بندہ کیپسولوں میں بھار لی سوچز عام طور پر تین کارکردگی کی صلاحیتوں کے ساتھ ہوتے ہیں: بھار کرنٹ کو منقطع کرنا، مطمئن زمین کرنا، اور سرکٹ کو عازم کرنا۔

1.3 عملی درجہ عمل کی بہتری

عموماً RMUs کا ڈیزائن کم حجم والا ہوتا ہے۔ اس خصوصیت کے باوجود، زیادہ تر بھار لی سوچز (معمولاً ہائی وولٹیج سوچز) کا ڈھانچہ نسبتاً سادہ ہوتا ہے اور ان میں ہائی وولٹیج فیوزز لگائے جاتے ہیں۔ RMUs کا نرمال آپریشن بنیادی طور پر بھار لی سوچز پر منحصر ہوتا ہے، جبکہ مختصر سرکٹ کرنٹ کو فیوزز کے ذریعے موثر طور پر منقطع کیا جاتا ہے۔ ان دونوں اجزا کی موثر ترکیب کرنے سے سرکٹ بریکرز کی جگہ لینے کی حد تک کام کیا جا سکتا ہے، حالانکہ یہ محدود کیپیسٹی کے محدود رینج تک محدود ہے۔

2. سلیڈ انسلیشن رنگ مین یونٹس کی ترقی کی رہنما اور فنی خصوصیات

2.1 محفوظ کردہ پول ٹیکنالوجی کا موثر استعمال

ایپوکسی ریزن عام طور پر سلیڈ انسلیشن کے بنیادی انسلیٹنگ میٹریل کے طور پر استعمال ہوتا ہے، جہاں ویکیوئم آرک کوئینچنگ میڈیم کے طور پر کام کرتا ہے۔ بھار اور کرنٹ کو عازم کرنے جیسی کئی کامیابیوں کو موثر طور پر حاصل کرنے کے لیے آپریٹنگ میکانزم کو صحیح طور پر کام کرنا ضروری ہے تاکہ برق کی تقسیم کے نظام کو موثر طور پر کنٹرول کیا جا سکے، علاوہ ازیں معدات اور کارکنوں کی سلامتی کو بھی محفوظ رکھا جا سکے۔ سلیڈ انسلیشن سوچ گیری کے اندر فیز سے زمین تک کے انسلیشن کے فاصلے کو کم کرتا ہے، ہوا کے انسلیشن کے فاصلے کو 125mm سے صرف کچھ ملی میٹروں تک کم کرتا ہے۔ SF₆ گیس کے بغیر، کل حجم کو روایتی C-GIS کے مقابلے میں کم کیا جاتا ہے۔ علاوہ ازیں، نسبتاً سادہ آپریٹنگ میکانزم کا استعمال اجزا کی تعداد کو کم کرتا ہے، جس سے معدات کی قابلِ اعتمادیت میں بہتری ہوتی ہے۔

2.2 سلیڈ انسلیشن RMUs کی فنی خصوصیات

SF₆ سوچوں کے ساتھ ہوا انسلیشن RMUs اور SF₆ گیس انسلیشن RMUs کے مقابلے میں سلیڈ انسلیشن RMUs کئی فوائد پیش کرتے ہیں: پہلے، ہاؤسنگ کا ڈھانچہ سادہ ہوتا ہے۔ دباؤ کے ویسل، دباؤ کے گیج، فل کرنگ ویلوز، اور دیگر گیس متعلقہ اجزوں کو ختم کرکے RMUs کی قابلِ اعتمادیت کو بہت زیادہ بہتر کیا جاتا ہے، صيانت کی لاگت کم کر دی جاتی ہے، اور سوچ کی آپریشنل حالت کو موثر طور پر بہتر کیا جاتا ہے۔ دوسرے، بنیادی سوچ کو عازم کن اجزا سے مزود کیا جاتا ہے، جس سے واضح طور پر توڑ کا نظریہ ملتا ہے۔ سلیڈ انسلیشن کا اہم استعمال ایپوکسی ریزن کے سلیو اور انسلیٹنگ ٹیوبز کے طور پر ہوتا ہے۔ یہ میٹریل کالے علاقوں میں SF₆ کی مائعیت کو کم کرتے ہیں اور بالا درجہ حرارت کے علاقوں میں حرارتی توسیع کے نقصانی اثرات کو کم کرتے ہیں، جس سے شدید ماحول میں وسیع قابلِ استعمالیت کا مظاہرہ ہوتا ہے۔

3. سلیڈ انسلیشن رنگ مین یونٹس میں توجہ کی ضرورت والے مسائل

3.1 انسلیشن اور سطح کوٹنگ ٹیکنالوجی

پارشل ڈسچارج کے تشکیل کے مکینزم کے مطابق، سلیڈ انسلیشن کے اندر داخلی ڈسچارج کی بنیادی وجہ خالی جگہوں کی موجودگی ہوتی ہے۔ موجودہ سیلنگ ٹیکنیکوں میں عام طور پر میٹل موڈ کو پی ہیٹ کیا جاتا ہے، پی ہیٹ کے اجزا کو موڈ میں رکھا جاتا ہے، سستی رفتار سے ویکیوئم میں انژیکشن کیا جاتا ہے، اور کیورنگ کیا جاتا ہے۔ یہ عمل صرف غیر موثر ہوتا ہے بلکہ مہنگا بھی ہوتا ہے۔ ببل کو مکمل طور پر نکالنے کی عدم کامیابی سلیڈ انسلیشن میں کئی خالی جگہوں کا وجود پیدا کر سکتی ہے، جو آپریشن کے دوران پارشل ڈسچارج کی وجہ بن سکتی ہیں، جس کے نتیجے میں انسلیشن کے اجزا کی لمبی مدت کی کریکنگ ہو سکتی ہے اور معدات کی سلامتی اور قابلِ اعتمادیت کو متاثر کر سکتی ہے۔

اس لیے، ترقی یافتہ، عالی معیاری اور موثر ایپوکسی ریزن انکیپسیشن ٹیکنالوجی کو متعارف کروانا ضروری ہے۔ علاوہ ازیں، کیونکہ سطح کے شیلڈنگ کی مسئلہ کو مستقیم طور پر معدات کی کارکردگی کو متاثر کرتا ہے، سطح کے شیلڈنگ - یعنی سطح کے شیلڈنگ ٹیکنالوجی - کو ڈیزائن اور پروڈکشن کے دوران حل کیا جانا چاہئے۔ انسلیشن میٹریل کی سطح کو میٹل کرنا کا مقصد سلیڈ انسلیشن کے اجزا کو محفوظ زمین فراہم کرنا ہے، ماحولیاتی عوامل کے اثرات کو کم کرنا، اور مصنوعات کی کارکردگی کو بہتر بنانا ہے۔ موجودہ طور پر بازار پر موجود کئی سلیڈ انسلیشن RMUs کو صحیح سطح کا علاج نہیں کیا جاتا ہے، جس کے نتیجے میں فراہم کیے گئے مصنوعات میں پارشل ڈسچارج کی سطح زیادہ ہوتی ہے۔

3.2 آپریشن اور صيانت کی تجربہ کی کمی

سلیڈ انسلیشن RMUs نسبتاً نئی ٹیکنالوجی ہے۔ برق کے شبکے کی جانب سے سائنسی اور مناسب تجربی آپریشن کی ترتیبات کی کمی کی وجہ سے، موجودہ کل آپریشنل حجم کم ہے، آپریشنل وقت کم ہے، اور صوبائی شبکے کا ربط مکمل نہیں ہے۔ مثلاً، بالا درجہ حرارت، بالا رطوبت، ساحلی علاقے، زیادہ بارش، اور بڑے دنیا کے درجہ حرارت کے تغیرات کے علاقوں میں، عملی مسائل کو حل کرنے کی ضرورت ہے۔ ملک بھر میں کام کی تجربہ کو مکمل طور پر جمع کیا جانا چاہئے تاکہ سلیڈ انسلیشن RMUs کی مخصوص اور آگے کی بہتری کی جا سکے، مصنوعات کی سلامتی اور استحکام کو مستقل طور پر بہتر بنایا جا سکے۔

3.3 سلیڈ انسلیشن RMU معدات کی ترقی

ہالیاں میں، چین کے تقسیم کے نیٹ ورک کی تیزی سے ترقی کے ساتھ، تقسیم کے نظام کی فنی سطح میں کافی بہتری ہوئی ہے۔ SF₆ گیس کو میڈیم وولٹیج RMUs میں وسیع پیمانے پر استعمال کیا گیا ہے۔ چین کی موجودہ ترقی کی حالت کے مطابق، SF₆ گیس کی کل کارکردگی بہترین ہے۔ لیکن ماحولی حفاظت کے اہمیت اور قدرتی تحفظ کے اہمیت کے ساتھ بڑھتے ہوئے، RMUs میں SF₆ گیس کا وسیع استعمال کچھ ماحولی خطرات اور انسانی صحت کے لیے ممکنہ خطرات پیش کرتا ہے۔ اس لیے، SF₆ گیس RMUs کے استعمال کو کم کرنا اور سلیڈ انسلیشن RMUs کو ترویج دینا ہائی وولٹیج سوچ گیری کی ترقی کا ایک اہم مقصد ہوگا۔ داخلی مصنوعات نے اس روند کا اندازہ لگا لیا ہے اور تدریجی طور پر سلیڈ انسلیشن RMU مصنوعات کی تیاری اور پروڈکشن کا آغاز کر دیا ہے۔

3.4 انسلیشن میڈیول ڈھانچے کی ڈیزائن کی بہتری

انسلیشن میڈیول کی ڈیزائن کو، فنکشنل، انスペکشن，以及安装要求的同时，应力求减少材料消耗并防止残余应力。固体绝缘部件中存在残余应力会导致内部和外部裂纹，在运行过程中可能导致局部放电，甚至导致绝缘击穿。因此，需要深入研究绝缘模块的整体结构、厚度和过渡，同时考虑散热概念。

3.5 屏蔽层的研究与设计

外部设计的主要目的是规划金属屏蔽接地：首先，在绝缘失效的情况下，将短路故障限制在相地之间，减少电弧能量和故障风险；其次，在任何环境中保持绝缘性能，无需清洁模块的外表面，即使柜内有金属异物也能确保电场分布不变。

4. 固体绝缘环网柜技术的发展方向

4.1 新型高性能绝缘材料的研发

虽然环氧树脂作为固体绝缘材料表现良好，但在真空陶瓷灭弧室中的浇注过程可能会损坏原材料。因此，开发超越现有材料特性的先进环氧树脂是必要的。2014年，《科学》杂志发表了一篇关于发现一种新型可回收热固性聚合物的文章，标志着“聚水杨酸酯”热固性塑料回收的重大进展。这种聚合物具有高可回收性，解决了热固性塑料以前不可回收的问题。在未来十年中，新产品将越来越多地使用可回收热固性材料。

4.2 内部组件接口连接方法的研究

由于固体绝缘环网柜是通过将主电路导体和安装部件封装在固体绝缘材料中制造的，嵌入式组件的不灵活性需要不同铸件之间的标准化连接。环网柜的整体配置是线性的，连接导体必须用环氧树脂浇注，这需要在产品合理化时有一定的自由度。为此，提出了一种使用硅橡胶材料进行闸门到导体连接的接口技术。这种方法实现了标准化，允许组件互连并合理配置，减少了整体绝缘外壳的设计复杂性。

4.3 固体绝缘环网柜的市场推广前景

固体绝缘环网柜具有结构简单、体积小、无毒、无污染、环保的特点，符合全球绿色发展的理念。然而，一个产品要成功，制造商必须从销售中获利，因此市场应用是一个关键焦点。了解并满足用户需求是新产品的成功引入的关键。基于用户需求分析固体绝缘产品的应用前景。

4.3.1 满足消费者需求的产品

在使用过程中，用户首先要求产品的技术参数符合相关标准（技术规范、国家标准和行业标准等），并获得国家电力行业的认证。目前还没有针对固体绝缘产品的具体标准，制造商需要协助制定国家标准或行业标准。据报道，截至2002年12月31日，已申报约1500万吨固体绝缘产品。

4.3.2 用户对配电网络产品的要求较高

中压配电设备是广泛应用于电网的基本组成部分。随着电网基础设施的不断扩展，作为主网与终端用户之间桥梁的中压设备的需求也在增长。用户要求产品具有长寿命、强环境适应性、符合环保标准、体积小、安装方便快捷、经济实惠且具有可靠的运行历史。

固体绝缘环网柜尺寸紧凑，单个负荷开关柜单元尺寸为860mm（深度）× 420mm（宽度）× 1200mm（高度）或850mm（深度）× 500mm（宽度）× 1600mm（高度）。其尺寸介于空气绝缘开关柜之间。根据上述技术性能，固体绝缘环网柜提供了增强的人身安全。然而，由于其相对较短的运行历史，目前只有少数几个中国工厂在运行少量装置。由于运行数据有限，目前无法评估环氧绝缘的老化情况或确定检查周期。

一些国内设备制造商通过先进的生产设备（车间、模具和自动化激光焊接）保证产品寿命超过20年，这代表了竞争优势。从经济角度来看，目前生产固体绝缘外壳需要大量投资于专用设备、模具和材料，导致市场价格较高。此外，电力系统主要采用低价竞标的方式采购设备，使得SF₆环网柜模块的成本竞争力越来越强，短期内固体绝缘环网柜难以在市场上占据主导地位。

4.3.3 产品环境要求

在大多数地区，用户要求正常工作环境温度不超过40°C且不低于-10°C。然而，全球自然灾害频率的增加提高了用户的需求。例如，安装在恶劣环境中的环网柜必须完全封闭且免维护，确保完全绝缘。断路器设备必须表现出强环境适应性、防尘防水、短期浸水保护和增强的抗振能力。

用环氧树脂浇注断路器内部组件显著提高了绝缘材料的介电强度，防止在运输和使用过程中因振动而退化。与气体绝缘环网柜产品相比，一些制造商在青海和沿海潮湿地区以及海拔约4000米的地方进行了测试，达到了IP68防护等级。因此，固体绝缘环网柜产品更好地满足了环境要求。

5. 结论

基于中国固体绝缘环网柜当前的发展状况，绝缘技术相对成熟，有效解决了空气绝缘和气体绝缘环网柜的不足，并适用于高海拔等特殊环境。采用固体绝缘环网柜可以有效促进中国电网的发展，并为可持续的社会经济发展做出贡献。随着对环境保护的关注日益增加，可以自信地说，固体绝缘环网柜具有广阔的应用前景。