Pengembangan Global dan Teknologi Kunci Unit Utama Cincin Terisolasi Padat (RMUs)

Status Pembangunan Di Dalam Dan Luar Negara

Syarikat Toshiba Corporation Jepun telah membangunkan bahan resin epoksi berprestasi tinggi dan teknologi pencetakan pada tahun 1999, dan kemudian melancarkan unit utama cincin (RMU) isolasi pepejal 24 kV pada tahun 2002. Garisan produk telah diperluas sejak itu, dan syarikat tersebut kini sedang bergerak menuju voltan yang lebih tinggi iaitu 72 kV dan 84 kV. Holec, yang asalnya merupakan pionir Eropah dengan konsep reka bentuk canggih dan proses pembuatan mesra alam yang tidak menghasilkan pencemaran, kemudiannya diambil alih oleh Eaton.

RMU isolasi pepejal Holec adalah antara yang pertama diperkenalkan ke China, dan banyak pengeluar tempatan yang mengembangkan RMU isolasi pepejal sendiri menunjukkan pengaruh jelas dari reka bentuk Holec. Walaupun China mula lebih lewat dalam bidang ini, perkembangannya sangat cepat. Syarikat-syarikat perwakilan seperti Beijing Shuangjie, Shenyang Haocheng, dan Beihai Galaxy telah mengembangkan produk yang telah lulus ujian jenis, mencapai keupayaan pengeluaran besar-besaran, dan semakin dipromosikan dan dilaksanakan.

Teknologi Utama Dan Trend Pembangunan

Pencapaian dan kemajuan teknologi isolasi pepejal adalah asas untuk promosi dan aplikasi yang berjaya bagi peralatan pemutus litar isolasi pepejal. Banyak pengeluar di seluruh dunia, termasuk Toshiba dan Hitachi, telah melabur sumber manusia, bahan, dan kewangan yang signifikan ke dalam teknologi isolasi pepejal, mencapai kemajuan teknikal yang ketara. Berdasarkan integrasi hasil penyelidikan global, cabaran teknikal utama dan trend pembangunan adalah seperti berikut:

• Pembangunan resin epoksi berprestasi baru. Penggunaan resin epoksi berprestasi tinggi untuk langsung melapisi pemutus vakum memudahkan penghantaran haba dan menghapuskan keperluan untuk pengecut silikon.

• Reka bentuk isolasi untuk memastikan voltan tahan dan tahap pelepasan separa yang diperlukan.

• Penyelidikan dan pembangunan proses pencetakan resin epoksi untuk menangani isu-isu seperti pelepasan separa dan retakan pada komponen isolasi pepejal.

• Penyelidikan dan pembangunan lapisan pelindung permukaan untuk komponen isolasi pepejal.

• Analisis kestabilan resin epoksi. Menggunakan ujian penuaan yang dipertingkatkan untuk mengkaji jangka hayat perkhidmatan normal resin epoksi dan menganalisis trend dan kadar perubahan prestasi, seperti pelepasan separa, semasa jangka hayat perkhidmatan.

• Reka bentuk cerdas. Menggunakan teknologi pengesan dan pengukuran canggih untuk mencapai pemantauan dalam talian kualitatif dan kuantitatif parameter ciri-ciri seperti tahap pelepasan separa.

Masalah Dan Keterbatasan Sedia Ada

RMU isolasi pepejal mempunyai keperluan teknikal dan proses yang lebih tinggi daripada RMU isolasi gas SF₆. Jika teknologi belum matang atau proses tidak mencukupi, risiko kegagalan isolasi, kesalahan operasi, dan bahaya potensial lebih besar daripada unit isolasi gas SF₆. Oleh itu, RMU isolasi pepejal memerlukan standard yang lebih tinggi dalam teknologi, proses pembuatan, dan kualiti bahan mentah. Walaupun penggunaan semakin diterima dalam beberapa tahun terakhir, beberapa isu masih wujud dari sudut pembangunan industri jangka panjang dan kebolehpercayaan peralatan:

(1) Isu Pelepasan Separah

Berbeza dengan isolasi gas, di mana kebocoran gas boleh dipantau dan pelepasan mungkin dapat pulih sendiri, isolasi pepejal, sekali rosak oleh pelepasan, tidak dapat pulih. Pelepasan cenderung berkembang sepanjang jangka hidup produk, yang boleh menyebabkan kegagalan isolasi dan hubungan pendek fasa-ke-fasa.

(2) Pecah Komponen Isolasi

RMU isolasi pepejal awal, baik di dalam maupun luar negara, telah mula menunjukkan pecah pada komponen isolasi akibat getaran frekuensi kuasa jangka panjang, getaran operasi, impak mekanikal, siklus suhu, dan fluktuasi suhu persekitaran, yang menyebabkan peningkatan kadar kemalangan.

(3) Keamanan Dan Kebolehpercayaan Fungsi Isolasi

Keamanan dan kebolehpercayaan fungsi isolasi dalam RMU isolasi pepejal adalah penting. Saat ini, diselenggara tiga posisi tradisional digunakan secara utama, sepenuhnya tertutup dalam isolasi pepejal. Prestasi isolasi pemutusan bergantung kepada jurang udara antara kontak bergerak dan tetap serta jarak merayap permukaan komponen insulasi. Flashover permukaan sepanjang komponen insulasi meningkatkan risiko kegagalan pemutusan dan bahaya potensial kepada pekerja. Selain itu, faktor lingkungan dan penuaan bahan dapat meningkatkan arus bocor permukaan, secara signifikan mengurangi prestasi isolasi dan mengancam operasi yang aman dan andal.

(4) Pilihan Dan Pembangunan Bahan Insulasi

Kualiti dan prestasi bahan insulasi utama secara langsung mempengaruhi kebolehpercayaan dan kestabilan unit secara keseluruhan. Mengingat penggunaan luas bahan insulasi, pertimbangan untuk mendaur ulang, memisahkan, memproses, dan menggunakan kembali limbah bahan dan komponen adalah penting untuk mengurangi pemborosan sumber daya.

(5) Isu Proses Penyegelan

Reka bentuk produk harus memudahkan pembuatan dan penyusunan, sementara proses pembuatan dan penyusunan harus bertujuan untuk pencemaran lingkungan minimal atau tidak ada, dan penggunaan tenaga dan sumber yang optimal. Untuk produk yang disegel, formulasi proses penyegelan dan pemilihan peralatan penyegelan sangat kritikal.

Analisis Teknologi Utama

(1) Teknologi Penyegelan Berkualiti Tinggi Dan Efisien

Berdasarkan mekanisme pelepasan separa, pelepasan internal dalam komponen isolasi pepejal kebanyakannya disebabkan oleh ruang hampa (gelembung) dalam bahan. Penyegelan konvensional melibatkan penempatan komponen yang telah dipanaskan ke dalam cetakan logam yang telah dipanaskan, mengeluarkan rongga cetakan, mengisi perlahan-lahan resin epoksi yang dipanaskan dan dapat diset, dan mengatur. Metode ini tidak efisien, mahal, dan sering gagal menghilangkan gelembung sepenuhnya, menyebabkan banyak ruang hampa. Ruang hampa ini boleh menyebabkan pelepasan separa selepas pemasangan, akhirnya menyebabkan kegagalan isolasi dan mengganggu operasi yang selamat dan andal. Oleh itu, adopsi teknologi penyegelan resin epoksi canggih, berkualiti tinggi, dan efisien adalah penting.

(2) Optimisasi Reka Bentuk Struktur Modul Isolasi

Reka bentuk modul isolasi harus memenuhi keperluan fungsional, pemeriksaan, dan pemasangan, serta memastikan daya tarik estetika, pengurangan penggunaan bahan, dan mengelakkan tekanan sisa. Tekanan sisa boleh menyebabkan retakan dalaman dan luaran pada komponen isolasi, yang mungkin menyebabkan pelepasan separa dan kegagalan isolasi semasa operasi. Oleh itu, penyelidikan mendalam tentang susun atur keseluruhan, ketebalan, dan transisi modul isolasi adalah perlu, bersama dengan pertimbangan reka bentuk penghawaan.

(3) Optimisasi Reka Bentuk Medan Elektrik

Pelepasan corona berlaku apabila kekuatan medan elektrik di dekat permukaan konduktor mencapai kekuatan putus gas sekeliling, biasanya dalam medan yang sangat tidak seragam. Tepi atau titik tajam pada elektroda tegangan tinggi mungkin mengumpulkan medan elektrik, menyebabkan pelepasan corona. Sebagai bentuk pelepasan separa, corona boleh berkembang menjadi kegagalan isolasi seiring waktu, mempengaruhi operasi yang selamat dan andal. Oleh itu, merancang komponen konduktif untuk memastikan medan elektrik yang cukup lemah dan seragam adalah teknologi kunci. Kaedah yang efektif termasuk penggunaan perisian simulasi untuk pengiraan medan elektrik, optimisasi taburan medan elektrik, dan penyempurnaan bentuk insulasi dan elektroda. Cincin pelindung atau langkah-langkah serupa mungkin juga diperlukan untuk mengurangi kekuatan medan elektrik.

(4) Penyelidikan Dan Reka Bentuk Lapisan Pelindung

Tujuan utama penerapan lapisan pelindung logam yang dipetak pada permukaan luar modul isolasi adalah: pertama, untuk membatasi kesalahan hubungan pendek hanya ke fasa-ke-tanah dalam keadaan kegagalan isolasi, mengurangi tenaga busur dalaman dan risiko kesalahan; kedua, untuk memelihara prestasi isolasi dalam sebarang persekitaran tanpa memerlukan pembersihan permukaan, mencapai operasi bebas pemeliharaan, dan memastikan taburan medan elektrik yang tidak berubah walaupun objek asing logam masuk ke dalam enklosur.

(5) Penyelidikan Dan Analisis Kestabilan Resin Epoksi

Sebagai bahan polimer, resin epoksi boleh mengalami penurunan (penuaan) semasa pemrosesan, penggunaan, dan penyimpanan, yang mempengaruhi prestasi dan jangka hidupnya. Faktor penuaan yang paling umum adalah haba dan radiasi ultraviolet. Dalam peralatan pemutus litar, penghasilan haba berterusan semasa operasi tidak dapat dielakkan akan mempercepatkan penuaan resin epoksi. Oleh itu, penggunaan ujian penuaan yang disimulasikan untuk menganalisis statistik prestasi komponen isolasi pepejal yang dibuat dari bahan yang berbeza dan pada tahap penuaan yang berbeza adalah penting untuk menetapkan hubungan kritis.

Kesimpulan

Teknologi isolasi pepejal telah mendapat pengiktirafan dari pengguna dan pasaran, dan semakin dipromosikan dan dilaksanakan. Ini memerlukan pengeluar peralatan untuk menghasilkan produk yang memenuhi permintaan kebolehpercayaan dan kestabilan bekalan elektrik. Penyelidikan yang signifikan telah dilakukan pada proses penyegelan dan reka bentuk lapisan pelindung permukaan untuk RMU isolasi pepejal, menghasilkan hasil yang nyata. Walau bagaimanapun, usaha-usaha ini masih tidak mencukupi. Perhatian yang lebih besar harus diberikan kepada penyelidikan bahan penyegelan baru, pencegahan pecah komponen isolasi, dan reka bentuk struktur komponen inovatif. Secara ringkas, penyelidikan teknikal, pengumpulan, dan penembusan lebih lanjut diperlukan untuk RMU isolasi pepejal.