Globalni razvoj i ključne tehnologije čvrsto izolovanih kolijevnih glavica (RMU)
Razvoj u domaćem i međunarodnom kontekstu
Japanska Toshiba Corporation je razvila visokoperformanse epossne smeše i tehnologiju lisovanja 1999. godine, a zatim je 2002. godine izvela čvrsto izolovani koloturni distributivni uređaj (RMU) od 24 kV. Linija proizvoda je kasnije proširena, a kompanija sada napreduje prema višim naponima od 72 kV i 84 kV. Holec, koji je inicijalno bio evropski pioniр sa naprednim dizajnerskim konceptima i ekološkim proizvodnim procesima koji ne prave zagađenje, kasnije je preuzeta od strane Eaton-a.
Čvrsto izolovani RMU-ovi od Holca bili su među prvima uvedenim u Kini, a mnogi domaći proizvođači samostalno razvijeni čvrsto izolovani RMU-ovi pokazuju jasne uticaje na dizajn Holca. Iako je Kina kasnije počela u ovoj oblasti, njen razvoj je bio brz. Predstavničke kompanije poput Bejing Shuangjie, Šenyang Haocheng i Beihai Galaxy razvile su proizvode koji su prošli tip testiranja, dostigli mogućnosti masovne proizvodnje i sve više se promovišu i implementiraju.
Ključne tehnologije i trendovi razvoja
Proboj i napredak tehnologije čvrste izolacije su temeljni za uspešnu promociju i primenu čvrsto izolovanih sklopova. Mnogi proizvođači širom sveta, uključujući Toshibu i Hitachi, uložili su značajne ljudske, materijalne i finansijske resurse u tehnologiju čvrste izolacije, ostvarujući značajne tehničke napredek. Na osnovu integracije globalnih istraživačkih rezultata, ključni tehnički izazovi i trendovi razvoja su sledeći:
Razvoj novih visokoperformansnih epossnih smeša. Koristeći visokoperformansne epossne smeše za direktno oblikovanje vakuumskih prekidnika omogućava vodljivost toplote i eliminira potrebu za gumenim buferima od silikonske gumice.
Dizajn izolacije kako bi se osigurali potrebni nivoi otpornosti na napon i parcijalne razlaganja.
Istraživanje i razvoj procesa lisovanja epossnih smeša kako bi se rešili problemi parcijalne razlaganje i pucnjeva u komponentama čvrste izolacije.
Istraživanje i razvoj površinskih štitnih slojeva za komponente čvrste izolacije.
Analiza stabilnosti epossnih smeša. Korišćenjem ubrzanih stariji testova proučavaju se normalni vremenski periodi životnosti epossnih smeša i analiziraju se trendovi i stopa promene performansi, kao što su parcijalna razlaganja, tokom vremenskog perioda upotrebe.
Inteligentni dizajn. Korišćenjem naprednih senzorskih i meriteljskih tehnologija ostvaruje se kvalitativno i kvantitativno online praćenje karakterističnih parametara, poput nivoa parcijalne razlaganje.
Postojeće probleme i ograničenja
Čvrsto izolovani RMU-ovi imaju veće tehničke i proizvodne zahteve nego SF₆ gas-insulated RMU-ovi. Ako je tehnologija nesazrela ili proizvodni procesi nedovoljni, rizici od grešaka u izolaciji, operativnih grešaka i potencijalnih opasnosti su veći od onih sa SF₆ gas-insulated jedinicama. Stoga, čvrsto izolovani RMU-ovi zahtevaju više standarda u tehnologiji, proizvodnim procesima i kvalitetu sirovina. Unatoč rastućoj prihvatanju korisnika u poslednjih nekoliko godina, nekoliko problema ostaje sa aspekta dugoročnog industrijskog razvoja i pouzdanosti opreme:
(1) Problemi parcijalne razlaganje
U suprotnosti sa gasnoj izolaciji, gde se može pratiti curenje gasa i razlaganja mogu da se samoreše, čvrsta izolacija, jednom oštećena razlaganjem, ne može da se vrati. Razlaganja tendiraju da rastu tijekom vremenskog perioda proizvoda, što može dovesti do kvarova izolacije i kratak spoj između faza.
(2) Pucnjevi komponenti izolacije
Rani čvrsto izolovani RMU-ovi, kako domaći tako i međunarodni, počeli su da pokazuju pucnjeve u komponentama izolacije zbog dugoročnih vibracija mrežne frekvencije, operativnih vibracija, mehaničkih udaraca, termičkih ciklusa i fluktuacija okružne temperature, što dovodi do porasta broja nesreća.
(3) Sigurnost i pouzdanost funkcije izolacije
Sigurnost i pouzdanost funkcije izolacije u čvrsto izolovanim RMU-ovima su ključne. Trenutno, uglavnom se koriste tradicionalni prekidnici sa tri položaja, potpuno obuhvaćeni unutar čvrste izolacije. Izolaciona performansa prekidnice zavisi od vazdusnog prostora između pokretnih i nepokretnih kontakata i površinskog rastojanja izolacione komponente. Površinska iskrivljanja duž izolacione komponente povećavaju rizik od kvarova prekidnice i potencijalne opasnosti za ljude. Dodatno, okružni faktori i staranje materijala mogu povećati površinske strujne tokove, znatno smanjujući performanse izolacije i prijeti sigurnoj i pouzdanoj operaciji.
(4) Odabir i razvoj materijala za izolaciju
Kvalitet i performanse glavnih materijala za izolaciju direktno utiču na pouzdanost i stabilnost cele jedinice. Uz široku upotrebu materijala za izolaciju, važno je razmotriti recikliranje, separaciju, obradu i ponovnu upotrebu otpada materijala i komponenti kako bi se smanjio odbačeni materijal.
(5) Problemi sa procesom lisovanja
Dizajn proizvoda treba da olakša proizvodnju i montažu, dok proizvodni i montažni procesi trebaju da ciljaju na minimalno ili nikakvo zagađenje okruženja i optimalnu upotrebu energije i resursa. Za lisovane proizvode, formulacija procesa lisovanja i odabir opreme za lisovanje su posebno kritični.
Analiza ključne tehnologije
(1) Visokokvalitetna i visokoefikasna tehnologija lisovanja
Na osnovu mehanizma parcijalne razlaganje, interna razlaganja u komponentama čvrste izolacije uglavnom su uzrokovana prazninama (mehuricima) unutar materijala. Konvencionalno lisovanje uključuje postavljanje prethodno zagreanih komponenti u prethodno zagreani metalni kalup, vakumiranje poluge kalupa, sporo ubrizgavanje zagreanog, kurabilnog epossnog smeša i kuvanje. Ovaj metod je neefikasan, skup i često ne može potpuno eliminisati mehurice, što dovodi do brojnih praznina. Ove praznine mogu dovesti do parcijalne razlaganje nakon komisionisanja, eventualno do kvara izolacije i kompromitovanja sigurne i pouzdane operacije. Stoga, prihvaćanje napredne, visokokvalitetne i efikasne tehnologije lisovanja epossnih smeša je neophodno.
(2) Optimalizacija dizajna strukture modula izolacije
Dizajn modula izolacije mora da zadovoljava funkcionalne, inspekcione i montažne zahteve, ali takođe i estetske zahteve, smanjivanje potrošnje materijala i izbegavanje ostatne stresa. Ostatak stresa može dovesti do internih i eksternih pucnjeva u komponentama izolacije, što može dovesti do parcijalne razlaganje i eventualno kvar izolacije tokom operacije. Stoga, potrebno je duboko istraživanje ukupne raspodele, debljine i prelaza modula izolacije, uz razmatranje dizajna disipacije toplote.
(3) Optimalizacija dizajna električnog polja
Korona razlaganje nastaje kada se jačina električnog polja oko površine vodilja dostigne do razlagajuće snage okružnog gasa, obično u visoko neuniformnim poljima. Ostri rubovi ili tačke na vodiljima visokog naponskog sistema mogu koncentrisati električno polje, što dovodi do korona razlaganja. Kao forma parcijalne razlaganje, korona može se razviti u kvar izolacije tokom vremena, što utiče na sigurnu i pouzdanu operaciju. Stoga, dizajn vodilja kako bi se osiguralo dovoljno slabo i uniformno električno polje je ključna tehnologija. Efektivni metodi uključuju korišćenje simulacionog softvera za izračunavanje električnog polja, optimizaciju raspodele električnog polja i poboljšanje oblika izolacije i vodilja. Mogu biti nužni i štitni prstenovi ili slične mere kako bi se smanjila jačina električnog polja.
(4) Istraživanje i dizajn štitnih slojeva
Primarna svrha primene zasićenog metalnog štitnog sloja na spoljnu površinu modula izolacije su: prvo, ograničenje kratkih spojeva samo na fazu-zemlju u slučaju kvara izolacije, smanjenje interne energije lukavica i rizika od greške; drugo, održavanje performansi izolacije u bilo kojoj sredini bez potrebe za čišćenjem površine, postizanje bezzabrinutnog rada, i osiguranje nepromenjenog rasporeda električnog polja čak i ako unutrašnjost dosegne metalne tuđe predmete.
(5) Istraživanje i analiza stabilnosti epossnih smeša
Kao polimer material, epossni smeš može degenerisati (stariti) tokom obrade, upotrebe i skladištenja, što utiče na njegovu performansu i vremenski period upotrebe. Najčešći faktori starenja su toplina i ultraljubičasto zračenje. U sklopovima, kontinuirana generacija toplote tokom operacije neizbežno ubrzava starenje epossnih smeša. Stoga, korišćenje simuliranih stariji testova za statističku analizu performansi komponenti čvrste izolacije napravljenih od različitih materijala i na različitim stadijumima starenja je neophodno za utvrđivanje ključnih odnosa.
Zaključak
Tehnologija čvrste izolacije dobila je priznanje od korisnika i tržišta i sve više se promoviše i implementira. To zahteva da proizvođači opreme proizvode proizvode koji zadovoljavaju zahteve pouzdanosti i stabilnosti snabdijevanja strujom. Značajno istraživanje je provedeno nad procesima lisovanja i dizajnom površinskih štitnih slojeva za čvrsto izolovane RMU-ove, dajući konkretne rezultate. Međutim, ovi naporovi još uvek nisu dovoljni. Potrebno je dati veći naglasak na istraživanje novih materijala za lisovanje, prevenciju pucnjeva komponenti izolacije i inovativne strukturne dizajne komponenti. Sažeto, potrebni su dalji tehnički istraživanja, akumulacija i proboji za čvrsto izolovane RMU-ove.
