روش‌های نصب میان‌بُرخالی و طراحی عایق جامد در واحدهای حلقه اصلی
روش نصب مدار قطع کننده خلأ در طراحی عایق جامد
مسأله اصلی در طراحی اجزای عایق جامد این است که آیا باید از روش تعبیه مستقیم یا ریخته‌گری بعدی برای مدار قطع کننده خلأ استفاده شود. اگر از تعبیه مستقیم استفاده شود، ممکن است به دلیل مشکلات فرآیند APG یا مشکلات کیفیت مدار قطع کننده خلأ، نرخ ضایعاتی وجود داشته باشد. علاوه بر این، تعبیه مستقیم منجر به گرمایش ضعیف‌تر مدار هادی اصلی و نیاز به عملکرد بالاتر مواد می‌شود که ساخت انبوه را دشوار می‌کند، زیرا مشتریان مختلف ممکن است مدارهای قطع کننده خلأ را از تولیدکنندگان مختلف انتخاب کنند.
اگر از نصب بعدی و ریخته‌گری استفاده شود، هنوز هم عایق بیرونی تضمین می‌شود و هزینه مدار قطع کننده خلأ پایین‌تر است، زیرا نیازی به مدارهای قطع کننده خاص تعبیه‌شده ستون‌شکل نیست. در حین ریخته‌گری، لایه بافر دور مدار قطع کننده لازم نیست—پوشش سطحی کافی است. این فرآیند به صورت بلوغ‌یافته‌ای در مدارهای قطع کننده خلأ خارجی برای سال‌های متوالی استفاده شده است. علاوه بر این، وقتی محصول گرم می‌شود، کائوچو سیلیکونی اطراف مدار قطع کننده انعطاف‌پذیری بیشتری دارد که منجر به تخلیه بهتر تنش می‌شود.
انتخاب دمای انتقال شیشه‌ای در طراحی عایق جامد
به طور کلی، هرچه دمای انتقال شیشه‌ای بالاتر باشد، ماده پرتکه‌تر است و تمایل بیشتری به ترک خوردگی دارد. اگر دمای انتقال شیشه‌ای تنها بر اساس مقاومت حرارتی انتخاب شود، فقط چند ماده می‌توانند هم دمای انتقال شیشه‌ای بالا و هم مقاومت عالی در برابر ترک خوردگی را داشته باشند. با این حال، چنین موادی بسیار گران هستند و هزینه تولید را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهند. اگر قیمت یک محصول جدید بسیار بالاتر از محصولات موجود باشد، پذیرش مشتریان به طور قابل توجهی کاهش خواهد یافت.
بنابراین، انتخاب دمای انتقال شیشه‌ای می‌تواند به دمای استفاده شده در اجزای عایق‌بندی دستگاه‌های قطع کننده عایق‌بندی شده با گاز SF₆ مراجعه کند، مانند پوشش‌های SF₆ که در آن نقاط تماس بالا و پایین نیز در رزین تعبیه شده‌اند. مواد استفاده شده معمولاً دمای انتقال شیشه‌ای حدود ۱۰۰ درجه سانتیگراد دارند و این محصولات برای سال‌های متوالی در خدمت بوده‌اند و تعداد بسیار کمی از حوادث ناشی از گرم شدن بیش از حد داشته‌اند که نشان‌دهنده منطقی بودن این انتخاب است. از دیدگاه دستگاه‌های قطع کننده، کنترل افزایش دما نیز ضروری است—با در نظر گرفتن ظرفیت جریان‌رسانی کافی مدار اصلی، کنترل هدایت الکتریکی ماده، کیفیت پوشش و دقت مونتاژ، همچنین کنترل و کاهش دمای محیط از طریق طراحی ساختاری. مشخصات ماده باید به طور جامع ارزیابی شود، ترکیب با تجربیات عملیاتی محصولات مشابه.
طراحی بوشینگ‌های خروجی در اجزای عایق جامد
در طراحی بوشینگ‌های خروجی اجزای عایق جامد، بوشینگ‌های ورودی معمولاً نوع مستقیم هستند، در حالی که بوشینگ‌های خروجی گاهی اوقات طراحی خمیده دارند. بوشینگ‌های خمیده ساخت آن‌ها دشوارتر است و چالش‌های اصلی شامل:
هم‌خطی رسانا و قالب، که در طی پیش‌درمان رسانا ممکن است تغییر شکل رخ دهد؛
ترک خوردگی پس از ریخته‌گری محصول، چون رسانا در دمای بالا در طی ریخته‌گری قرار دارد و کنترل فرآیند نامناسب ممکن است منجر به ترک خوردگی پس از خنک شدن شود. علاوه بر این، در طراحی باید در نظر گرفته شود که آیا در نصب بعدی تخلیه به مهره نصب ممکن است رخ دهد.
طراحی اجزای رسانا و اتصال مدارهای رسانا در عایق جامد
در طراحی اجزای رسانا اصلی، باید تا حد ممکن انتقال‌های هموار تحت شرایط تأمین ظرفیت جریان‌رسانی داشته باشیم—بهتر است گرد باشد نه زاویه‌دار. برای اتصالات باید از جوشکاری استفاده شود و نه اتصالات مهره‌ای تا تخلیه کرونا کاهش یابد و ترک خوردگی پیشگیری شود. برای اتصالات متحرک، اتصال نوع سیف ترجیح داده می‌شود که نسبت به نوع پلاگین هزینه کمتری دارد، نیاز به ابعاد و دقت موقعیت رسانا کاهش می‌یابد و تنظیم مقاومت حلقه راحت‌تر است.
بر اساس نیازهای مقاومت حلقه کل، توصیه می‌شود مقاومت حلقه اجزای رسانا که در رزین تعبیه شده‌اند، به ویژه برای رساناهای جوشکاری شده مشخص شود تا از مردود شدن محصول به دلیل مقاومت بیش از حد ناشی از کیفیت جوشکاری ضعیف جلوگیری شود. با بهینه‌سازی طراحی شکل رسانا، می‌توان میدان الکتریکی به زمین (لایه زمین‌سازی سطحی) را کاهش داد، چسبندگی با رزین را بهبود بخشید و قدرت مکانیکی کلی المان عایق را افزایش داد.
طراحی لایه زمین‌سازی سطحی در اجزای عایق جامد
روش‌های پوشش لایه زمین‌سازی سطحی شامل پوشش خارجی با کائوچو سیلیکون رسانا، اعمال چسب رسانا (یا رنگ) یا اسپری معدنی است. صرف نظر از روش استفاده شده، هدف اصلی کنترل تخلیه جزئی است. بدون کنترل مؤثر، تخلیه جزئی می‌تواند به راحتی منجر به شکست شود که نیز مرتبط با طراحی ضخامت لایه رزین است. در مقایسه با سایر اجزای عایق‌بندی محافظ، ساختار عایق جامد به طور قابل توجهی متفاوت است—سایر اجزا معمولاً میدان الکتریکی استوانه‌ای همنواخت بین انتهای ولتاژ بالا و زمین دارند، چه انتهای ولتاژ بالا شبکه محافظ یا رسانای دایره‌ای باشد.
اما در عایق جامد، بخش ولتاژ بالا شامل سطوح دایره‌ای و تخت است، در حالی که انتهای زمین تخت است، بنابراین باید تفاوت‌های ساختاری این‌گونه به دقت در نظر گرفته شود. از نظر فنی، دو نیاز اصلی برای لایه زمین‌سازی پیوستگی و سطح تخلیه جزئی است. در حین حمل، نصب، به ویژه کار روی میدان، هرگونه آسیب یا لپ‌زدن ممکن است منجر به تخلیه جزئی در لبه لایه زمین‌سازی شود که چالش‌های جدیدی برای عملیات و حفاظت بعدی ایجاد می‌کند.
از دیدگاه گرمایش، اسپری معدنی به دلیل هدایت حرارتی برتر، عملکرد بهتری دارد و پایداری در برابر عوامل مختلف پیری، به ویژه چرخه‌های گرمایی را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد. حفاظت از لایه زمین‌سازی باید در طی ساخت اجزای عایق‌بندی در نظر گرفته شود و حفاظت محصول در طی پردازش لایه زمین‌سازی نیز ضروری است.
طراحی مونتاژ بدنه عایق جامد و بوشینگ‌ها
اغلب طراحی‌ها بدنه اصلی را از بوشینگ‌های ورودی و خروجی جدا می‌کنند، از جمله اتصال بین لوله‌های عایق‌بندی ایمنی و بوشینگ‌ها که در طی نصب در تماس سخت هستند. کنترل ابعاد مهم است، اما کنترل فرآیند در طی مونتاژ نیز حیاتی است. اگر فواصل تماس وجود داشته باشند یا اگر در طی مونتاژ گرد و خاک یا رطوبت (از تعرق محیط) وارد شود، ممکن است تخلیه فشاری به مهره نصب رخ دهد. علاوه بر این، واحدهای حلقه‌ای ساختار فشرده‌ای دارند، بنابراین باید در طرح به راحتی نصب بوشینگ‌های ورودی/خروجی و کابل‌ها، به ویژه پایانه‌های کابل، که از کیفیت نصب بالا نیاز دارند، توجه شود. نصب غیرقابل‌دسترس می‌تواند به راحتی منجر به مشکلات کیفیت و شکست عایق شود.
نتیجه‌گیری
واحدهای حلقه‌ای با عایق جامد پتانسیل بازار قابل توجهی دارند. تحقیق بر روی عنصر اصلی آن‌ها—المان عایق جامد—آفاق گسترده‌ای دارد. با پیشرفت طراحی عایق جامد، فناوری واحدهای حلقه‌ای با عایق جامد پیشرفت بیشتری خواهد داشت.
