Pagsulong at mga Pangunahing Teknolohiya ng Solid-Insulated Ring Main Units (RMUs)

Situwasyon ng Pag-unlad sa Bansa at Abroad

Noong 1999, ang Toshiba Corporation ng Japan ay lumikha ng mataas na pangangailangan na materyales ng epoxy resin at teknolohiya ng pagpapaligid, at pagkatapos ay inilunsad ang isang 24 kV solid-insulated ring main unit (RMU) noong 2002. Ang linya ng produkto ay ipinaglaban, at ngayon ay patuloy na nag-aadvance patungo sa mas mataas na lebel ng volt na 72 kV at 84 kV. Ang Holec, na orihinal na isang European pioneer na may maunlad na konsepto ng disenyo at proseso ng paggawa na walang polusyon, ay naging bahagi ng Eaton.

Ang solid-insulated RMUs ng Holec ay isa sa mga unang ipakilala sa China, at maraming lokal na manunulat na sariling binuo ang solid-insulated RMUs na may malinaw na impluwensya mula sa disenyo ng Holec. Bagama't ang China ay nagsimula nang huli sa larangan na ito, ang pag-unlad nito ay mabilis. Ang mga representatibong kompanya tulad ng Beijing Shuangjie, Shenyang Haocheng, at Beihai Galaxy ay bumuo ng mga produktong naka-type test, nakamit ang kakayahan ng mass production, at patuloy na ipinaglaban at ipinatupad.

Mga Pangunahing Teknolohiya at Tren ng Pag-unlad

Ang pagbabago at pag-unlad ng teknolohiya ng solid insulation ay pundamental para sa matagumpay na pampubliko at aplikasyon ng solid-insulated switchgear. Maraming manunulat sa buong mundo, kasama ang Toshiba at Hitachi, ang nag-invest ng malaking tao, materyales, at puhunan sa teknolohiya ng solid insulation, na nagresulta sa napakalaking teknikal na progreso. Batay sa integrasyon ng global na resulta ng pananaliksik, ang mga pangunahing teknikal na hamon at tren ng pag-unlad ay sumusunod:

• Pagbuo ng bagong high-performance epoxy resins. Ang paggamit ng high-performance epoxy resins upang direktang mapalibutan ang vacuum interrupters ay nagpapadali ng heat conduction at nagtatanggal ng pangangailangan para sa silicone rubber buffers.

• Disenyo ng insulasyon upang tiyakin ang kinakailangang withstand voltage at partial discharge levels.

• Paggawa at pag-aaral ng proseso ng pagpapaligid ng epoxy resin upang tugunan ang mga isyu tulad ng partial discharge at pagkabigok sa mga komponente ng solid insulation.

• Paggawa at pag-aaral ng surface shielding layers para sa mga komponente ng solid insulation.

• Analisis ng estabilidad ng epoxy resins. Ang paggamit ng accelerated aging tests upang suriin ang normal na serbisyo ng epoxy resins at analisin ang mga trend at rate ng pagbabago sa performance, tulad ng partial discharge, sa loob ng serbisyo.

• Intelligent design. Ang paggamit ng advanced sensing at measurement technologies upang makamit ang online monitoring ng characteristic parameters tulad ng partial discharge levels.

Umumano Problema at Limitasyon

Ang solid-insulated RMUs ay may mas mataas na teknikal at proseso ng pangangailangan kaysa sa SF₆ gas-insulated RMUs. Kung ang teknolohiya ay hindi sapat o ang proseso ay hindi adekwado, ang mga panganib ng insulasyon failures, operational faults, at potential hazards ay mas malaki kaysa sa SF₆ gas-insulated units. Kaya, ang solid-insulated RMUs ay nangangailangan ng mas mataas na pamantayan sa teknolohiya, manufacturing processes, at kalidad ng raw material. Bagama't lumalaganap ang pagtanggap ng user sa nakaraang taon, ilang isyu pa rin ang umiiral mula sa perspektibo ng long-term industrial development at equipment reliability:

(1) Partial Discharge Issues

Kabaligtaran sa gas insulation, kung saan ang gas leakage ay maaaring imonitor at ang mga discharges maaaring mag-self-recover, ang solid insulation, kapag nasira ng discharge, ay hindi maaaring mag-recover. Ang mga discharges ay may tendensiyang tumataas sa loob ng lifetime ng produkto, na maaaring humantong sa insulasyon breakdown at phase-to-phase short circuits.

(2) Insulation Component Cracking

Ang mga early solid-insulated RMUs, both domestically at internationally, ay nagsimulang ipakita ang pagkabigok sa mga komponente ng insulasyon dahil sa long-term power frequency vibration, operational vibration, mechanical impacts, thermal cycling, at environmental temperature fluctuations, na nagdudulot ng pagtaas ng accident rates.

(3) Safety at Reliability ng Isolation Function

Ang safety at reliability ng isolation function sa solid-insulated RMUs ay mahalaga. Sa kasalukuyan, ang traditional three-position disconnect switches ang pangunahing ginagamit, na fully encapsulated sa solid insulation. Ang insulation performance ng isolation break depende sa air gap sa pagitan ng moving at stationary contacts at ang surface creepage distance ng insulating component. Ang surface flashover sa insulating component ay nagdudulot ng pagtaas ng panganib ng break failure at potential personnel hazards. Bukod dito, ang environmental factors at material aging ay maaaring taasin ang surface leakage currents, na siyang nagbawas ng insulation performance at nagbanta sa safe at reliable operation.

(4) Piliin at Development ng Insulation Material

Ang kalidad at performance ng primary insulation materials ay direktang nakakaapekto sa reliabilidad at estabilidad ng buong unit. Dahil sa malawak na gamit ng insulation materials, ang mga konsiderasyon para sa recycling, separating, treating, at reusing ng scrap materials at components ay mahalaga upang bawasan ang paghihirap ng resources.

(5) Encapsulation Process Issues

Ang disenyo ng produkto ay dapat magbigay-daan sa madaling manufacturing at assembly, habang ang manufacturing at assembly processes ay dapat naman na minimal o walang environmental pollution at optimal use ng energy at resources. Para sa mga produktong pinapaligid, ang formulasyon ng proseso ng pagpapaligid at pagpili ng equipment ng pagpapaligid ay partikular na mahalaga.

Analisis ng Pangunahing Teknolohiya

(1) High-Quality, High-Efficiency Encapsulation Technology

Batay sa mekanismo ng partial discharge, ang internal discharges sa mga komponente ng solid insulation ay pangunahing dulot ng voids (bubbles) sa loob ng materyales. Ang conventional encapsulation ay kasama ang paglalagay ng preheated components sa preheated metal mold, pag-evacuate ng mold cavity, pag-inject ng heated, curable epoxy resin, at curing. Ang paraang ito ay inefficient, costly, at madalas hindi ganap na natatalo ang bubbles, na nagreresulta sa maraming voids. Ang mga voids na ito ay maaaring mag-cause ng partial discharge pagkatapos ng commissioning, na sa huli ay nagdudulot ng insulasyon breakdown at pag-compromise ng safe at reliable operation. Kaya, ang pag-adopt ng advanced, high-quality, at efficient epoxy resin encapsulation technology ay mahalaga.

(2) Optimization ng Disenyo ng Insulation Module Structure

Ang disenyo ng insulation module ay dapat tumugon sa functional, inspection, at installation requirements, habang tinutugunan din ang aesthetic appeal, reduced material consumption, at avoidance ng residual stress. Ang residual stress ay maaaring mag-cause ng internal at external cracks sa mga komponente ng insulasyon, na maaaring mag-lead sa partial discharge at eventual insulasyon breakdown sa panahon ng operasyon. Kaya, ang malalim na pag-aaral sa overall layout, thickness, at transitions ng insulation modules ay kinakailangan, kasama ang pag-consider ng heat dissipation design.

(3) Optimization ng Electric Field Design

Ang corona discharge ay nangyayari kapag ang lakas ng electric field malapit sa ibabaw ng conductor ay umabot sa breakdown strength ng paligid na gas, karaniwan sa highly non-uniform fields. Ang mga sharp edges o points sa high-voltage electrodes ay maaaring mag-concentrate ng electric field, na nagdudulot ng corona discharge. Bilang isang anyo ng partial discharge, ang corona ay maaaring mag-advance sa insulasyon breakdown sa panahon, na nakakaapekto sa safe at reliable operation. Kaya, ang disenyo ng conductive components upang tiyakin ang sapat na mahina at uniform na electric field ay isang pangunahing teknolohiya. Ang epektibong mga paraan ay kasama ang paggamit ng simulation software para sa electric field calculations, optimization ng distribution ng electric fields, at refinements sa insulation at electrode shapes. Ang mga shielding rings o katulad na mga hakbang upang bawasan ang lakas ng electric field ay maaaring kinakailangan din.

(4) Research at Design ng Shielding Layers

Ang pangunahing layunin ng pag-apply ng grounded metal shielding layer sa outer surface ng insulation modules ay: una, upang limitahan ang short-circuit faults sa phase-to-ground lamang sa oras ng insulasyon failure, na nagbabawas ng internal arcing energy at fault risk; pangalawa, upang panatilihin ang performance ng insulasyon sa anumang environment nang walang pangangailangan para sa surface cleaning, na nagpapahintulot sa maintenance-free operation, at nagtiyak na hindi nagbabago ang electric field distribution kahit na ang metallic foreign objects ay pumasok sa enclosure.

(5) Research at Analisis ng Epoxy Resin Stability

Bilang isang polymer material, ang epoxy resin ay maaaring mag-degrade (age) sa panahon ng processing, application, at storage, na nakakaapekto sa kanyang performance at service life. Ang pinakakaraniwang aging factors ay ang init at ultraviolet radiation. Sa switchgear, ang continuous heat generation sa panahon ng operasyon ay hindi maiiwasang nagpapa-accelerate ng aging ng epoxy resin. Kaya, ang paggamit ng simulated aging tests upang istatistikong analisin ang performance ng solid insulation components na gawa sa iba't ibang materyales at sa iba't ibang aging stages ay mahalaga upang itatag ang mga critical relationships.

Conclusion

Ang teknolohiya ng solid insulation ay nakuha ang pagkilala mula sa users at market at patuloy na ipinaglaban at ipinatupad. Ito ay nangangailangan ng mga manunulat ng equipment na gumawa ng mga produkto na sumasagot sa mga pangangailangan ng reliabilidad at estabilidad ng power supply. Ang malaking pananaliksik ay ginawa sa mga proseso ng encapsulation at disenyo ng surface shielding layer para sa solid-insulated RMUs, na nagresulta sa tangible results. Gayunpaman, ang mga ito ay hindi pa sapat. Mas malaking pagsisikap ang dapat ibigay sa research sa mga bagong materyales ng encapsulation, prevention ng cracking ng mga komponente ng insulasyon, at innovative component structural designs. Sa kabuuan, ang mas malalim na teknikal na pananaliksik, accumulation, at breakthroughs ay kinakailangan para sa solid-insulated RMUs.