Metodi di montaggio dell'interruttore a vuoto e progettazione dell'isolamento solido nelle unità anello principale

Scelta del metodo di montaggio dell'interruttore a vuoto nella progettazione dell'isolamento solido

Il problema chiave nella progettazione dei componenti di isolamento solido è decidere se utilizzare l'incapsulamento diretto o la colata successiva per l'interruttore a vuoto. Se si adotta l'incapsulamento diretto, può esserci una certa percentuale di scarti a causa di problemi nel processo APG o di problemi di qualità dell'interruttore a vuoto. Inoltre, l'incapsulamento diretto comporta una dissipazione termica peggiore per il circuito conduttore principale e richiede prestazioni superiori del materiale, rendendo difficile la produzione in massa poiché diversi clienti possono scegliere interruttori a vuoto di vari produttori.

Se si utilizza l'installazione successiva e la colata, si può comunque garantire l'isolamento esterno e il costo dell'interruttore a vuoto è inferiore, in quanto non sono necessari interruttori polari specializzati incapsulati. Durante la colata, non è necessario un strato tampone intorno all'interruttore; basta un trattamento superficiale. Questo processo è stato ampiamente applicato negli interruttori a vuoto per esterno per molti anni. Inoltre, quando il prodotto si riscalda, la gomma siliconica che circonda l'interruttore ha una maggiore flessibilità, fornendo un miglior sollievo dello stress.

Scelta della temperatura di transizione vetrosa nella progettazione dell'isolamento solido

In generale, più alta è la temperatura di transizione vetrosa, più fragile è il materiale e più soggetto a crepe. Se la temperatura di transizione vetrosa viene scelta solo in base alla resistenza termica, solo pochi materiali possono raggiungere sia una alta temperatura di transizione vetrosa che un'eccellente resistenza alle crepe. Tuttavia, tali materiali sono molto costosi, aumentando significativamente i costi di produzione. Se il prezzo di un nuovo prodotto è molto superiore a quelli esistenti, l'accettazione da parte dei clienti sarà notevolmente ridotta.

Pertanto, la scelta della temperatura di transizione vetrosa può fare riferimento a quella utilizzata nei componenti di isolamento degli apparati isolati a gas SF₆, come le custodie SF₆, dove i contatti superiore e inferiore sono anche incorporati in resina. I materiali utilizzati hanno tipicamente una temperatura di transizione vetrosa intorno ai 100°C, e questi prodotti sono in servizio da molti anni con pochissimi incidenti causati da sovraccarichi termici, indicando la razionalità di questa scelta. Dal punto di vista degli apparati, il controllo dell'aumento di temperatura è altrettanto essenziale - considerando una corretta capacità di portata di corrente del circuito principale, il controllo della conducibilità del materiale, la qualità delle verniciature e la precisione di assemblaggio, oltre al controllo e riduzione della temperatura ambientale attraverso la progettazione strutturale. Le specifiche del materiale dovrebbero essere valutate in modo complessivo, combinandole con l'esperienza operativa di prodotti simili.

Progettazione dei connettori di uscita nei componenti di isolamento solido

Nella progettazione dei connettori di uscita per i componenti di isolamento solido, i connettori di ingresso sono generalmente di tipo passante, mentre i connettori di uscita talvolta adottano una configurazione curva. I connettori curvi sono più difficili da realizzare, con le principali sfide che includono:

• L'allineamento tra il conduttore e lo stampo, dove durante la pre-trattazione del conduttore potrebbe verificarsi una deformazione;

• La formazione di crepe dopo la modellazione, in quanto il conduttore è a alta temperatura durante la modellazione e un controllo improprio del processo può portare a crepe dopo il raffreddamento. Inoltre, durante la progettazione, si deve considerare se possa verificarsi una scarica verso la noce di fissaggio durante l'installazione successiva.

Progettazione dei componenti conduttori e connessione dei circuiti conduttori nell'isolamento solido

Quando si progettano i componenti conduttori principali, si dovrebbe cercare di ottenere transizioni lisce ovunque possibile, sotto la premessa di soddisfare i requisiti di capacità di corrente - preferibilmente arrotondate piuttosto che angolari. Per le connessioni si dovrebbe utilizzare la saldatura invece di giunti a vite per minimizzare la scarica corona e prevenire la formazione di crepe. Per le connessioni mobili, si preferisce un tipo di connessione a coltello, che riduce i costi rispetto ai tipi a inserimento, abbassa i requisiti per le dimensioni e l'accuratezza posizionale del conduttore e permette un più facile aggiustamento della resistenza del circuito.

In base ai requisiti complessivi di resistenza del circuito, è consigliabile specificare la resistenza del circuito dei componenti conduttori incorporati nella resina, in particolare per i conduttori saldati, per evitare lo scarto del prodotto a causa di una resistenza eccessiva dovuta a una cattiva qualità della saldatura. Ottimizzando la forma del conduttore, si può ridurre l'intensità del campo elettrico verso terra (strato di terra superficiale), migliorare l'adesione con la resina e aumentare la resistenza meccanica complessiva del componente isolante.

Progettazione dello strato di terra superficiale nei componenti di isolamento solido

I trattamenti dello strato di terra superficiale includono la verniciatura esterna con gomma siliconica conduttiva, l'applicazione di adesivo (o vernice) conduttivo o la spruzzatura metallica. Indipendentemente dal metodo utilizzato, l'obiettivo principale è controllare la scarica parziale. Senza un controllo efficace, la scarica parziale può facilmente portare a guasti, il che è anche legato alla progettazione dello spessore dello strato di resina. Rispetto ad altri componenti isolanti schermati, la struttura dell'isolamento solido differisce significativamente - gli altri componenti presentano tipicamente un campo elettrico cilindrico concentrico tra la parte ad alta tensione e la terra, indipendentemente se la parte ad alta tensione sia una rete di schermo o un conduttore circolare.

Nell'isolamento solido, tuttavia, la sezione ad alta tensione include sia superfici circolari che piane, mentre la parte di terra è piana, necessitando una attenta considerazione di come queste differenze strutturali influiscano sulle prestazioni. Dal punto di vista tecnico, due requisiti chiave per lo strato di terra sono la continuità e il livello di scarica parziale. Durante il trasporto, l'installazione, soprattutto sul sito, qualsiasi danno da impatto o distacco può causare una scarica parziale sull'orlo dello strato di terra, ponendo nuove sfide per l'operazione e la protezione successiva.

Dal punto di vista della dissipazione del calore, la spruzzatura metallica offre le migliori prestazioni grazie alla sua eccellente conducibilità termica, migliorando significativamente la stabilità contro vari fattori di invecchiamento, in particolare i cicli termici. La protezione dello strato di terra deve essere considerata durante la fabbricazione del componente isolante, ed è altrettanto essenziale la protezione del prodotto durante il processamento dello strato di terra.

Progettazione dell'assemblaggio del corpo di isolamento solido e dei connettori

La maggior parte delle progettazioni separa il corpo principale dai connettori di ingresso e uscita, inclusa la connessione tra tubi isolanti di fusibili e connettori, che sono in contatto rigido durante l'installazione. Il controllo dimensionale è importante, ma è altrettanto critico il controllo del processo durante l'assemblaggio. Se esistono spazi vuoti, o se polvere o umidità (da condensazione ambientale) vengono introdotte durante l'assemblaggio, può verificarsi una scarica flash verso la noce di fissaggio. Inoltre, le unità a anello principale hanno strutture compatte, quindi la disposizione deve considerare la facilità di installazione per l'isolamento di ingresso/uscita e i cavi, in particolare le terminazioni dei cavi, che già richiedono un'alta qualità di installazione. Un'installazione scomoda può facilmente portare a problemi di qualità e causare un guasto dell'isolamento.

Conclusione

Le unità a anello principale con isolamento solido hanno un potenziale di mercato significativo. La ricerca sul loro componente centrale, l'elemento di isolamento solido, ha ampie prospettive. Man mano che la progettazione dell'isolamento solido continua a migliorare, la tecnologia per le unità a anello principale con isolamento solido otterrà ulteriori avanzamenti.