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

Katawan ng Pag-unlad sa Bansa at Abroad

Ang Toshiba Corporation ng Japan ay nagdesinyo ng mataas na anyong epoxy resin materials at casting technology noong 1999, at pagkatapos ay inilunsad ang 24 kV solid-insulated ring main unit (RMU) noong 2002. Ang product line ay lumago, at ngayon ay patuloy na umuunlad pataas na voltage levels ng 72 kV at 84 kV. Ang Holec, na orihinal na isang European pioneer na may advanced design concepts at environmentally friendly manufacturing processes na walang polusyon, ay pinag-akyat ng Eaton.

Ang solid-insulated RMUs ng Holec ay isa sa mga unang ipinakilala sa China, at maraming domestic manufacturers' self-developed solid-insulated RMUs ay malinaw na naimpluwensyahan ng disenyo ng Holec. Bagama't mas maaga ang simula ng China sa larangan na ito, ang pag-unlad nito ay mabilis. Ang mga representative companies tulad ng Beijing Shuangjie, Shenyang Haocheng, at Beihai Galaxy ay nagdesinyo ng mga produkto na naka-type test, nakamit ang mass production capabilities, at patuloy na ipinapalaganap at inilalapat.

Mga Key Technologies at Trends ng Pag-unlad

Ang paglabas at pag-unlad ng solid insulation technology ay fundamental para sa matagumpay na paglalabas at aplikasyon ng solid-insulated switchgear. Maraming manufacturers sa buong mundo, kasama ang Toshiba at Hitachi, ang nag-invest ng malaking tao, materyales, at pondo sa solid insulation technology, na nagresulta sa mahalagang teknikal na progreso. Batay sa integrasyon ng global research outcomes, ang mga key technical challenges at development trends ay sumusunod:

• Pagbuo ng bagong high-performance epoxy resins. Ang paggamit ng high-performance epoxy resins upang direktang encapsulate vacuum interrupters ay nagpapadali ng heat conduction at walang kailangan ng silicone rubber buffers.

• Insulation design upang tiyakin ang kinakailangang withstand voltage at partial discharge levels.

• Pagsasagawa ng research at development ng epoxy resin casting processes upang tugunan ang mga isyu tulad ng partial discharge at cracking sa solid insulation components.

• Pagsasagawa ng research at development ng surface shielding layers para sa solid insulation components.

• Stability analysis ng epoxy resins. Ang paggamit ng accelerated aging tests upang aralin ang normal service life ng epoxy resins at analisin ang trends at rates ng performance changes, tulad ng partial discharge, sa loob ng service life.

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

Mga Existing Problems at Limitations

Ang solid-insulated RMUs ay may mas mataas na teknikal at process requirements kaysa sa SF₆ gas-insulated RMUs. Kung ang teknolohiya ay hindi sapat o ang proseso ay hindi adekwado, ang risks ng insulation 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 materials. Bagama't lumalaganap ang pagtanggap ng mga user sa huling mga taon, ang ilang isyu pa rin ay umiiral mula sa perspektibo ng long-term industrial development at equipment reliability:

(1) Partial Discharge Issues

Kunwari ang gas insulation, kung saan ang gas leakage ay maaaring imonitor at ang discharges ay maaaring self-recover, ang solid insulation, kapag nasiraan ng discharge, ay hindi maaaring magrecover. Ang discharges ay may tendensyang lumago sa loob ng lifetime ng produkto, na maaaring magresulta sa insulation 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 cracking sa insulation components 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 critical. Sa kasalukuyan, ang traditional three-position disconnect switches ang pangunahing ginagamit, fully encapsulated within the solid insulation. Ang insulation performance ng isolation break ay depende sa air gap sa pagitan ng moving at stationary contacts at ang surface creepage distance ng insulating component. Ang surface flashover along the insulating component ay nagdudulot ng pagtaas ng risk ng break failure at potential personnel hazards. Bukod dito, ang environmental factors at material aging ay maaaring mapataas ang surface leakage currents, na siyang nagsisiguro ng significant reduction sa insulation performance at nagbubugbog sa safe at reliable operation.

(4) Insulation Material Selection at Development

Ang kalidad at performance ng primary insulation materials ay direkta na nakakaapekto sa reliability at stability ng buong unit. Dahil sa malawakang paggamit ng insulation materials, ang considerations para sa recycling, separating, treating, at reusing scrap materials at components ay mahalaga upang mabawasan ang resource waste.

(5) Encapsulation Process Issues

Ang product design ay dapat magbigay ng ease of manufacturing at assembly, habang ang manufacturing at assembly processes ay dapat naman magtaglay ng minimal o walang environmental pollution at optimal use ng energy at resources. Para sa encapsulated products, ang formulation ng encapsulation process at selection ng encapsulation equipment ay partikular na critical.

Key Technology Analysis

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

Batay sa mechanism ng partial discharge, ang internal discharges sa solid insulation components ay pangunahing dulot ng voids (bubbles) sa loob ng materyales. Ang conventional encapsulation ay naglalayong ilagay ang preheated components sa preheated metal mold, evacuate the mold cavity, slowly inject heated, curable epoxy resin, at curing. Ang method na ito ay inefficient, costly, at madalas hindi maaaring totally eliminate bubbles, na nagresulta sa maraming voids. Ang mga voids na ito ay maaaring magresulta sa partial discharge after commissioning, eventually leading to insulation breakdown at compromising safe and reliable operation. Kaya, ang pag-adopt ng advanced, high-quality, at efficient epoxy resin encapsulation technology ay essential.

(2) Optimization ng Insulation Module Structure Design

Ang insulation module design ay dapat tumugon sa functional, inspection, at installation requirements, samantalang dinadala rin ang aesthetic appeal, reduced material consumption, at avoidance ng residual stress. Ang residual stress ay maaaring magdulot ng internal at external cracks sa insulation components, na maaaring magresulta sa partial discharge at eventual insulation breakdown during operation. Kaya, ang in-depth research sa overall layout, thickness, at transitions ng insulation modules ay kinakailangan, kasama ang consideration ng heat dissipation design.

(3) Optimization ng Electric Field Design

Ang corona discharge ay nangyayari kapag ang electric field strength near a conductor's surface ay umabot sa breakdown strength ng surrounding gas, karaniwang sa highly non-uniform fields. Ang sharp edges o points sa high-voltage electrodes ay maaaring i-concentrate ang electric field, na nagdudulot ng corona discharge. Bilang isang form ng partial discharge, ang corona ay maaaring magprogresyon sa insulation breakdown over time, na nakakaapekto sa safe at reliable operation. Kaya, ang pagdisenyo ng conductive components upang tiyakin ang sufficiently weak at uniform electric field ay isang key technology. Ang effective methods ay kasama ang paggamit ng simulation software para sa electric field calculations, optimization ng distribution ng electric fields, at refining ng insulation at electrode shapes. Ang shielding rings o similar measures upang mabawasan ang electric field strength 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 kaso ng insulation failure, na nagrereduce ng internal arcing energy at fault risk; pangalawa, upang panatilihin ang insulation performance sa anumang environment nang walang kailangan ng surface cleaning, na nagpapahintulot sa maintenance-free operation, at nagpapanatili ng unchanged electric field distribution kahit na may metallic foreign objects na pumasok sa enclosure.

(5) Research at Analysis ng Epoxy Resin Stability

Bilang isang polymer material, ang epoxy resin ay maaaring degrade (age) sa panahon ng processing, application, at storage, na nakakaapekto sa performance at service life. Ang pinakakaraniwang aging factors ay ang heat at ultraviolet radiation. Sa switchgear, ang continuous heat generation during operation ay ineluctably nag-accelerate ng aging ng epoxy resin. Kaya, ang paggamit ng simulated aging tests upang statistically analyze ang performance ng solid insulation components na gawa sa iba't ibang materials at sa iba't ibang aging stages ay essential upang mabuo ang critical relationships.

Conclusion

Ang solid insulation technology ay nakamit na ang pagkilala mula sa users at market at patuloy na ipinapalaganap at inilalapat. Ito ay nangangailangan ng mga equipment manufacturers na gumawa ng mga produkto na sumasagot sa demand ng power supply reliability at stability. Malaking research na isinagawa sa encapsulation processes at surface shielding layer design para sa solid-insulated RMUs, na nagresulta sa tangible results. Gayunpaman, ang mga efforts na ito ay hindi pa sapat. Dapat bigyan ng mas maraming emphasis ang research sa new encapsulation materials, prevention ng insulation component cracking, at innovative component structural designs. Sa kabuuan, ang further technical research, accumulation, at breakthroughs ay kinakailangan para sa solid-insulated RMUs.