Montageverfahren für Vakuumschalter und Festisolierungsdesign in Ringkabelschranken

Auswahl der Montagemethode für Vakuumschalter in der Festisolierungsdesign

Das entscheidende Problem bei der Gestaltung von Festisolierungskomponenten ist, ob man die direkte Verkapselung oder das nachträgliche Einbetten des Vakuumschalters verwendet. Wird die direkte Verkapselung gewählt, kann es aufgrund von APG-Problemen oder Qualitätsproblemen des Vakuumschalters zu einem bestimmten Ausschussanteil kommen. Darüber hinaus führt die direkte Verkapselung zu einer schlechteren Wärmeabfuhr im Hauptleiterkreis und erfordert höhere Materialleistungen, was die Massenproduktion erschwert, da verschiedene Kunden Vakuumschalter von verschiedenen Herstellern auswählen können.

Wird eine nachträgliche Installation und Einbettung verwendet, kann die externe Isolierung dennoch gewährleistet werden, und die Kosten für den Vakuumschalter sind niedriger, da keine speziell verkapselferten Stabantypen erforderlich sind. Bei der Einbettung ist kein Puffer um den Schalter notwendig – eine Oberflächenbehandlung genügt. Dieser Prozess wird seit vielen Jahren erfolgreich in Außen-Vakuumschaltanlagen eingesetzt. Darüber hinaus bietet der umgebende Silikonkautschuk beim Aufheizen des Produkts größere Flexibilität und bessere Spannungsentlastung.

Auswahl der Glasübergangstemperatur im Festisolierungsdesign

Im Allgemeinen ist je höher die Glasübergangstemperatur, desto spröder ist das Material und desto anfälliger ist es für Risse. Wenn die Glasübergangstemperatur ausschließlich auf der Grundlage der Wärmebeständigkeit ausgewählt wird, können nur wenige Materialien sowohl eine hohe Glasübergangstemperatur als auch eine ausgezeichnete Rissresistenz erreichen. Solche Materialien sind jedoch sehr teuer und erhöhen die Produktionskosten erheblich. Wenn der Preis eines neuen Produkts erheblich höher als der der bestehenden Produkte ist, wird die Akzeptanz durch die Kunden stark reduziert.

Daher kann die Auswahl der Glasübergangstemperatur sich an den in SF₆-Gas-Isolierschaltanlagen verwendeten Komponenten orientieren, wie z.B. an SF₆-Gehäusen, in denen die oberen und unteren Kontakte ebenfalls in Harz eingebettet sind. Die verwendeten Materialien haben in der Regel eine Glasübergangstemperatur von etwa 100°C, und diese Produkte sind viele Jahre im Einsatz gewesen, mit sehr wenigen Fällen von Überhitzung, was die Rationalität dieser Wahl zeigt. Aus Sicht der Schaltanlage ist auch die Steuerung der Temperaturerhöhung wesentlich – die ausreichende Stromtragfähigkeit des Hauptkreises, die Steuerung der Leitfähigkeit des Materials, die Qualität der Beschichtung und die Montagegenauigkeit müssen berücksichtigt werden, während gleichzeitig die Umgebungstemperatur durch Strukturdesign gesteuert und reduziert wird. Die Materialspezifikationen sollten zusammen mit der Betriebserfahrung ähnlicher Produkte umfassend bewertet werden.

Design von Ausgangsdommelstücken in Festisolierungskomponenten

Im Design von Ausgangsdommelstücken für Festisolierungskomponenten sind Eingangsdommelstücke in der Regel geradlinig, während Ausgangsdommelstücke manchmal ein gebogenes Design aufweisen. Gebogene Dommelstücke sind schwieriger herzustellen, die Hauptprobleme beinhalten:

• Die Ausrichtung zwischen Leiter und Form, wobei es während der Vorbehandlung des Leiters zu Verformungen kommen kann;

• Risse nach dem Formen des Produkts, da der Leiter während des Formens bei hoher Temperatur ist und unzureichende Prozesssteuerung zu Rissen beim Abkühlen führen kann. Darüber hinaus sollte bei der Konstruktion berücksichtigt werden, ob während der nachfolgenden Montage Entladungen zum Montagemutter auftreten könnten.

Design von leitenden Komponenten und Verbindung des leitenden Kreises in der Festisolierung

Bei der Gestaltung der Hauptleiterkomponenten sollten unter der Voraussetzung, dass die Stromtragfähigkeitsanforderungen erfüllt sind, wo immer möglich, glatte Übergänge erreicht werden – am besten abgerundet anstatt kantig. Für Verbindungen sollte Schweißen anstelle von Bolzenverbindungen verwendet werden, um Koronadischarge zu minimieren und Risse zu verhindern. Für bewegliche Verbindungen ist eine Messerschalterartige Verbindung vorzuziehen, die im Vergleich zu Steckverbindungen kostengünstiger ist, die Anforderungen an die Leiterdimensionen und Positionsgenauigkeit verringert und die Anpassung des Schleifwiderstands erleichtert.

Basierend auf den Anforderungen an den Gesamtschleifwiderstand ist es ratsam, den Schleifwiderstand der in Harz eingebetteten leitenden Teile, insbesondere für geschweißte Leiter, zu spezifizieren, um Produktabschuss aufgrund zu hoher Widerstände infolge mangelnder Schweißqualität zu vermeiden. Durch die Optimierung der Leiterformgebung kann die Feldstärke zur Erde (Oberflächen-Erdschicht) reduziert, die Haftung mit Harz verbessert und die gesamte mechanische Stärke der Isolationskomponente erhöht werden.

Design der Oberflächen-Erdschicht in Festisolierungskomponenten

Behandlungen der Oberflächen-Erdschicht umfassen die äußere Beschichtung mit leitfähigem Silikonkautschuk, die Anwendung von leitfähigen Klebstoffen (oder Farben) oder Metallspritzen. Unabhängig von der verwendeten Methode besteht das Kernziel darin, die partielle Entladung zu kontrollieren. Ohne wirksame Kontrolle kann partielle Entladung leicht zu Brüchen führen, was auch mit dem Design der Harzschichtdicke zusammenhängt. Im Vergleich zu anderen abgeschirmten Isolationskomponenten unterscheidet sich die Struktur der Festisolierung erheblich – andere Komponenten weisen in der Regel ein konzentrisches Zylinderfeld zwischen Hochspannungs- und Erdendpunkten auf, sei es ein Abschirmnetz oder ein kreisförmiger Leiter am Hochspannungsende.

In der Festisolierung umfasst der Hochspannungsbereich jedoch sowohl kreisförmige als auch ebene Flächen, während das Erdende eben ist, was eine sorgfältige Berücksichtigung der Auswirkungen dieser strukturellen Unterschiede auf die Leistung erfordert. Aus technischer Sicht sind die beiden wesentlichen Anforderungen an die Erdschicht Kontinuität und Niveau der partiellen Entladung. Während des Transports, der Installation, insbesondere bei Arbeiten vor Ort, können Stoßschäden oder Abblätterungen zu partieller Entladung am Rand der Erdschicht führen, was neue Herausforderungen für den nachfolgenden Betrieb und den Schutz aufwirft.

Aus Sicht der Wärmeabfuhr bietet Metallspritzen die beste Leistung aufgrund der überlegenen Wärmeleitfähigkeit, was die Stabilität gegenüber verschiedenen Alterungsfaktoren, insbesondere thermischen Wechselwirkungen, erheblich verbessert. Der Schutz der Erdschicht muss während der Herstellung der Isolationskomponenten berücksichtigt werden, und der Schutz des Produkts während der Bearbeitung der Erdschicht ist ebenso wichtig.

Montagedesign des Festisolierungskörpers und der Dommelstücke

Die meisten Designs trennen den Hauptkörper von den Eingangs- und Ausgangsdommelstücken, einschließlich der Verbindung zwischen Sicherungs-Dommeleinheiten und Dommelstücken, die bei der Installation in hartem Kontakt stehen. Die Dimensionierung ist wichtig, aber die Prozesskontrolle während der Montage ist ebenso kritisch. Wenn Kontaktlücken bestehen oder Staub oder Feuchtigkeit (durch Kondensation in der Umgebung) während der Montage eindringen, kann es zu Bogenentladungen zum Montagemutter kommen. Darüber hinaus haben Ringmaineinheiten kompakte Strukturen, sodass die Anordnung die einfache Installation von Eingangs-/Ausgangsisolation und Kabeln, insbesondere Kabelenden, berücksichtigen muss, die bereits eine hohe Installationsqualität erfordern. Eine unpraktische Installation kann leicht zu Qualitätsproblemen führen und die Isolation beschädigen.

Fazit

Festisolierte Ringmaineinheiten haben ein erhebliches Marktpotenzial. Die Forschung an ihrem Kernkomponenten – dem Festisolierungselement – hat weite Aussichten. Mit der weiteren Verbesserung des Festisolierungsdesigns wird die Technologie für festisolierte Ringmaineinheiten weitere Fortschritte erzielen.