Métodos de Montaje de Interruptores al Vacío y Diseño de Aislamiento Sólido en Unidades de Anillo Principal

Selección del método de montaje del interructor de vacío en el diseño de aislamiento sólido

El problema clave en el diseño de componentes de aislamiento sólido es si se debe utilizar encapsulación directa o posterior colado para el interructor de vacío. Si se adopta la encapsulación directa, puede haber una cierta tasa de desperdicio debido a problemas en el proceso APG o problemas de calidad del interructor de vacío. Además, la encapsulación directa resulta en una peor disipación de calor para el circuito conductor principal y requiere un rendimiento material más alto, lo que dificulta la producción en masa ya que diferentes clientes pueden seleccionar interructores de vacío de diversos fabricantes.

Si se utiliza la instalación y colado posteriores, aún se puede garantizar el aislamiento externo, y el costo del interructor de vacío es menor, ya que no se requieren interructores de polo encapsulados especializados. Durante el colado, no es necesario un capa de amortiguación alrededor del interructor; basta con un tratamiento superficial. Este proceso ha sido aplicado maduramente en interruptores de vacío al aire libre durante muchos años. Además, cuando el producto se calienta, el caucho de silicona que rodea el interructor tiene mayor flexibilidad, proporcionando un mejor alivio de tensión.

Selección de la temperatura de transición vítrea en el diseño de aislamiento sólido

Generalmente, cuanto mayor sea la temperatura de transición vítrea, más frágil será el material y más propenso a la fisuración. Si la temperatura de transición vítrea se selecciona solo en función de la resistencia térmica, solo unos pocos materiales pueden lograr tanto una alta temperatura de transición vítrea como una excelente resistencia a las fisuras. Sin embargo, estos materiales son muy caros, aumentando significativamente los costos de producción. Si el precio de un nuevo producto es mucho mayor que el de los existentes, la aceptación por parte de los clientes se reducirá considerablemente.

Por lo tanto, la selección de la temperatura de transición vítrea puede referirse a la utilizada en los componentes de aislamiento de equipos de conmutación aislados con gas SF₆, como las cajas de SF₆, donde los contactos superior e inferior también están incrustados en resina. Los materiales utilizados generalmente tienen una temperatura de transición vítrea alrededor de 100°C, y estos productos han estado en servicio durante muchos años con muy pocos incidentes causados por sobrecalentamiento, lo que indica la racionalidad de esta elección. Desde la perspectiva de los equipos de conmutación, el control de la elevación de temperatura también es esencial, considerando la capacidad de corriente adecuada del circuito principal, el control de la conductividad del material, la calidad del recubrimiento y la precisión de la montaje, mientras también se controla y reduce la temperatura ambiente a través del diseño estructural. Las especificaciones del material deben evaluarse de manera integral, combinadas con la experiencia operativa de productos similares.

Diseño de las terminales de salida en los componentes de aislamiento sólido

En el diseño de las terminales de salida para los componentes de aislamiento sólido, las terminales de entrada suelen ser de tipo pasante, mientras que las terminales de salida a veces adoptan un diseño curvo. Las terminales curvas son más difíciles de fabricar, con desafíos principales que incluyen:

• Alineación entre el conductor y el molde, donde puede ocurrir deformación durante el pretratamiento del conductor;

• Fisuración después de la formación del producto, ya que el conductor está a alta temperatura durante la formación, y un control inadecuado del proceso puede llevar a fisuras después del enfriamiento. Además, durante el diseño, se debe considerar si podría ocurrir una descarga hacia la tuerca de montaje durante la instalación posterior.

Diseño de los componentes conductores y conexión de los circuitos conductores en el aislamiento sólido

Al diseñar los componentes conductores principales, se deben lograr transiciones suaves siempre que sea posible bajo la premisa de cumplir con los requisitos de capacidad de corriente, preferiblemente redondeadas en lugar de angulares. Se debe utilizar soldadura para las conexiones en lugar de uniones atornilladas para minimizar la descarga de corona y prevenir la fisuración. Para las conexiones móviles, se prefiere una conexión tipo cuchilla, que reduce el costo en comparación con los tipos de inserción, disminuye los requisitos dimensionales y de precisión posicional del conductor, y permite un ajuste más fácil de la resistencia del bucle.

Basándose en los requisitos generales de resistencia del bucle, es aconsejable especificar la resistencia del bucle de las partes conductoras incrustadas en resina, especialmente para los conductores soldados, para evitar el desecho del producto debido a una resistencia excesiva causada por una mala calidad de soldadura. Optimizando el diseño de la forma del conductor, se puede reducir la intensidad del campo eléctrico hacia tierra (capa de tierra superficial), mejorar la adherencia con la resina y reforzar la resistencia mecánica general del componente aislante.

Diseño de la capa de tierra superficial en los componentes de aislamiento sólido

Los tratamientos de la capa de tierra superficial incluyen la aplicación externa de caucho de silicona conductor, adhesivo conductor (o pintura) o pulverización metálica. Independientemente del método utilizado, el objetivo principal es controlar la descarga parcial. Sin un control efectivo, la descarga parcial puede llevar fácilmente a la ruptura, lo cual también está relacionado con el diseño del espesor de la capa de resina. En comparación con otros componentes de aislamiento blindado, la estructura del aislamiento sólido difiere significativamente; otros componentes suelen presentar un campo eléctrico cilíndrico concéntrico entre los extremos de alta tensión y tierra, ya sea que el extremo de alta tensión sea una malla de blindaje o un conductor circular.

Sin embargo, en el aislamiento sólido, la sección de alta tensión incluye tanto superficies circulares como planas, mientras que el extremo de tierra es plano, lo que requiere una consideración cuidadosa de cómo estas diferencias estructurales afectan el rendimiento. Desde un punto de vista técnico, dos requisitos clave para la capa de tierra son la continuidad y el nivel de descarga parcial. Durante el transporte, la instalación, especialmente en el trabajo en sitio, cualquier daño por impacto o desprendimiento puede causar descargas parciales en el borde de la capa de tierra, planteando nuevos desafíos para la operación y protección subsecuentes.

Desde la perspectiva de la disipación de calor, la pulverización metálica ofrece el mejor rendimiento debido a su excelente conductividad térmica, mejorando significativamente la estabilidad frente a diversos factores de envejecimiento, especialmente el ciclo térmico. La protección de la capa de tierra debe considerarse durante la fabricación del componente aislante, y la protección del producto durante el procesamiento de la capa de tierra también es esencial.

Diseño de montaje del cuerpo de aislamiento sólido y las terminales

La mayoría de los diseños separan el cuerpo principal de las terminales de entrada y salida, incluyendo la conexión entre los tubos aislantes de fusibles y las terminales, que están en contacto rígido durante la instalación. El control dimensional es importante, pero el control de proceso durante el montaje es igualmente crítico. Si existen huecos de contacto, o si se introduce polvo o humedad (por condensación ambiental) durante el montaje, puede ocurrir una descarga de flashover hacia la tuerca de montaje. Además, las unidades de anillo tienen estructuras compactas, por lo que la disposición debe considerar la facilidad de instalación de los aislamientos de entrada/salida y los cables, especialmente los terminales de cable, que ya demandan una alta calidad de instalación. Una instalación inconveniente puede llevar fácilmente a problemas de calidad y causar la ruptura del aislamiento.

Conclusión

Las unidades de anillo aisladas con sólido tienen un gran potencial de mercado. La investigación sobre su componente central, el elemento de aislamiento sólido, tiene amplias perspectivas. A medida que el diseño de aislamiento sólido continúa mejorando, la tecnología para las unidades de anillo aisladas con sólido logrará un avance aún mayor.