Metody montáže vakových vypínačů a návrh pevné izolace v okruhových přepážkách

Výběr způsobu montáže vakuumového přerušovače v návrhu pevné izolace

Klíčovou otázkou při návrhu pevných izolačních komponent je, zda použít přímou zapouzdření nebo následné zalévání vakuumového přerušovače. Pokud se zvolí přímé zapouzdření, může dojít k určité míře odpadu kvůli problémům s procesem APG nebo kvalitou vakuumového přerušovače. Kromě toho přímé zapouzdření vedlo k horšímu odvodu tepla hlavního vodiče a vyžaduje vyšší výkonnost materiálů, což komplikuje sériovou výrobu, protože různí zákazníci mohou zvolit vakuumové přerušovače od různých výrobců.

Pokud se použije následné instalace a zalévání, lze stále zajistit vnější izolaci a náklady na vakuumový přerušovač jsou nižší, protože není třeba speciálně zapouzdřeného polovkového přerušovače. Během zalévání není potřeba měkké vrstvy kolem přerušovače – postačí povrchové úpravy. Tento postup byl mnoho let úspěšně používán u venkovních vakuumových vypínačů. Navíc, když se produkt ohřeje, silikonový prasek obklopující přerušovač nabývá větší pružnosti, což poskytuje lepší odlehčení napětí.

Výběr skelné přechodné teploty v návrhu pevné izolace

Obecně platí, že čím vyšší je skelná přechodná teplota, tím kruchší je materiál a tím více je náchylný k trhlinám. Pokud se skelná přechodná teplota vybere pouze na základě tepelné odolnosti, jen pár materiálů dosahuje jak vysoké skelné přechodné teploty, tak vynikající odolnosti proti trhlinám. Nicméně, takové materiály jsou velmi drahé, což výrazně zvyšuje náklady na výrobu. Pokud bude cena nového produktu mnohem vyšší než u stávajících, zákaznická přijatelnost se výrazně sníží.

Proto může výběr skelné přechodné teploty odkazovat na tu použitou v izolačních komponentech spínacích zařízení s izolací SF₆, jako jsou obaly SF₆, kde jsou horní a dolní kontakty také vloženy do hmoty. Používané materiály obvykle mají skelnou přechodnou teplotu okolo 100°C a tyto produkty slouží již mnoho let s velmi málo incidenty způsobenými přetopením, což naznačuje rozumnost tohoto výběru. Z hlediska spínacích zařízení je také klíčové řídit vzestup teploty – s ohledem na dostatečnou nosnost proudového okruhu, kontrolu vodivosti materiálů, jakosti pokladny a přesnosti montáže, a také kontrolou a snížením okolní teploty prostřednictvím konstrukčního návrhu. Specifikace materiálů by měly být komplexně hodnoceny v kombinaci s operačními zkušenostmi s podobnými produkty.

Návrh vývodních špiček v pevných izolačních komponentech

Při návrhu vývodních špiček pro pevné izolační komponenty jsou vstupní špičky obvykle rovné, zatímco vývodní špičky někdy používají ohnutý design. Ohnuté špičky jsou obtížnější k výrobě, s hlavními výzvami včetně:

• Soulad vodiče a formy, kde může dojít k deformaci během předzpracování vodiče;

• Trhliny po tvarování produktu, protože vodič je během tvarování ve vysoké teplotě a nesprávná kontrola procesu může vést k trhlinám po ochlazení. Dále by se při návrhu mělo zohlednit, zda by mohlo dojít k výboji k instalačné matice během následné instalace.

Návrh vodičových komponent a spojení vodičových okruhů v pevné izolaci

Při návrhu hlavních vodičových komponent by měly být kdekoli možné dosaženy hladké přechody – ideálně kulaté namísto hranaté. Spojení by měla být provedena svařováním namísto spojení šrouby, aby se minimalizovala korona a prevence trhlin. Pro pohyblivá spojení je preferované spojení typu nůž, které snižuje náklady v porovnání s vložkovými typy, snižuje požadavky na rozměry a pozicní přesnost vodiče a umožňuje snazší nastavení odporu smyčky.

Na základě celkových požadavků na odpor smyčky je vhodné specifikovat odpor vodičových částí zabedněných v hmotě, zejména pro svařené vodiče, aby se předešlo odepsání produktu kvůli nadměrnému odporu způsobenému špatnou kvalitou svařování. Optimalizací tvaru vodiče lze snížit sílu elektrického pole k zemi (povrchová zemnice), zlepšit adhezi s hmotou a zvýšit celkovou mechanickou pevnost izolační komponenty.

Návrh povrchové zemnice v pevných izolačních komponentech

Úpravy povrchové zemnice zahrnují externí natření vodivou silikónovou gumou, aplikaci vodivé lepidlo (nebo barvu) nebo metalizaci. Bez ohledu na použitou metodu je klíčovým cílem kontrola částečného výboje. Bez efektivní kontroly může částečný výboj snadno vést k prolomení, což je také spojeno s návrhem tloušťky vrstvy hmoty. Strukturálně se pevná izolace liší od jiných izolačních komponent s čelováním – u těchto komponent obvykle existuje koncentrické válcové elektrické pole mezi vysokonapěťovým a zemním koncem, ať už se jedná o čelovací síť nebo kruhový vodič na vysokonapěťovém konci.

V pevné izolaci však vysokonapěťová část zahrnuje jak kulaté, tak ploché plochy, zatímco zemní konec je plochý, což vyžaduje pečlivé zohlednění, jak tyto strukturní rozdíly ovlivňují výkon. Z technického hlediska jsou klíčové požadavky na zemnici spojitost a úroveň částečného výboje. Během dopravy, instalace, zejména při práci na místě, může jakýkoliv poškození nebo odloupání způsobit částečný výboj na okraji zemnice, což představuje nové výzvy pro následnou provoz a ochranu.

Z hlediska odvodu tepla nabízí metalizace nejlepší výkon díky vynikající tepelné vodivosti, což výrazně zvyšuje stabilitu vůči různým faktorům stárnutí, zejména tepelným cyklům. Ochrana zemnice musí být zohledněna během výroby izolačních komponent a ochrana produktu během zpracování zemnice je také klíčová.

Návrh montáže pevné izolačního tělesa a špiček

Většina návrhů odděluje hlavní těleso od vstupních a vývodních špiček, včetně spojení mezi izolačními trubkami pojistek a špičkami, které jsou během instalace v pevném kontaktu. Kontrola rozměrů je důležitá, ale stejně důležitá je i kontrola procesu během montáže. Pokud existují mezery v kontaktu, nebo pokud během montáže dojde k zavedení prachu nebo vlhkosti (z okolní kondenzace), může dojít k výboji k instalačné matice. Kromě toho mají kruhové distribuční jednotky kompaktní struktury, takže rozvržení musí zohlednit snadnou instalaci vstupních/vývodních izolací a kabelů, zejména konce kabelů, které již vyžadují vysokou kvalitu instalace. Nesnadná instalace může snadno vést k problémům s kvalitou a způsobit prolomení izolace.

Závěr

Pevně izolované kruhové distribuční jednotky mají významný tržní potenciál. Výzkum jejich klíčové komponenty – pevné izolační prvky – má široké perspektivy. S dalším zdokonalováním návrhu pevné izolace dosáhne technologie pevně izolovaných kruhových distribučních jednotek dalšího pokroku.