Методы установки вакуумных прерывателей и конструкция твердой изоляции в кольцевых распределительных устройствах

Выбор метода установки вакуумного прерывателя при проектировании твердой изоляции

Ключевым вопросом при проектировании компонентов твердой изоляции является выбор между прямой заливкой или последующей заливкой вакуумного прерывателя. Если используется прямая заливка, может возникнуть определенный процент брака из-за проблем с процессом APG или качества вакуумного прерывателя. Кроме того, прямая заливка приводит к худшему теплоотводу для основной проводящей цепи и требует более высоких характеристик материала, что затрудняет массовое производство, так как разные клиенты могут выбирать вакуумные прерыватели от различных производителей.

Если используется последующая установка и заливка, внешняя изоляция все равно обеспечивается, а стоимость вакуумного прерывателя ниже, так как не требуется специализированных защищенных полюсных прерывателей. При заливке буферный слой вокруг прерывателя не нужен — достаточно поверхностной обработки. Этот процесс успешно применяется в наружных вакуумных выключателях уже много лет. Кроме того, когда продукт нагревается, окружающий прерыватель силиконовый каучук имеет большую гибкость, что обеспечивает лучшее снятие напряжения.

Выбор температуры стеклования при проектировании твердой изоляции

Обычно чем выше температура стеклования, тем более хрупкий материал и тем больше он подвержен растрескиванию. Если выбор температуры стеклования основан только на термостойкости, то лишь немногие материалы могут одновременно иметь высокую температуру стеклования и отличную устойчивость к растрескиванию. Однако такие материалы очень дорогие, что значительно увеличивает затраты на производство. Если цена нового продукта намного выше существующих, приемлемость его для клиентов будет значительно снижена.

Следовательно, выбор температуры стеклования можно ориентировать на ту, которая используется в изолирующих компонентах выключателей, заполненных SF₆, таких как корпуса SF₆, где верхние и нижние контакты также встроены в смолу. Используемые материалы обычно имеют температуру стеклования около 100°C, и эти продукты находятся в эксплуатации уже много лет с очень редкими случаями перегрева, что указывает на рациональность такого выбора. С точки зрения выключателей, контроль температурного режима также важен — необходимо учитывать достаточную проводимость основной цепи, контроль электропроводности материала, качество покрытия и точность сборки, а также контролировать и снижать окружающую температуру через конструктивное проектирование. Технические характеристики материалов должны быть всесторонне оценены, учитывая опыт эксплуатации аналогичных продуктов.

Проектирование выводных втулок в компонентах твердой изоляции

При проектировании выводных втулок для компонентов твердой изоляции, входные втулки обычно прямые, а выводные втулки иногда имеют изогнутую форму. Изготовление изогнутых втулок более сложно, с основными проблемами, включающими:

• Выравнивание проводника и формы, где возможна деформация при предварительной обработке проводника;

• Разрушение после формирования продукта, так как проводник находится при высокой температуре во время формирования, и неправильный контроль процесса может привести к трещинам после охлаждения. Кроме того, при проектировании следует учитывать возможность разряда на монтажную гайку при последующей установке.

Проектирование проводящих компонентов и соединение проводящих цепей в твердой изоляции

При проектировании основных проводящих компонентов, где это возможно, следует стремиться к плавным переходам, удовлетворяющим требованиям по проводимости — предпочтительно округлым, а не угловым. Для соединений следует использовать сварку вместо болтовых соединений, чтобы минимизировать коронный разряд и предотвратить растрескивание. Для подвижных соединений предпочтительнее использовать соединение типа ножевого переключателя, которое снижает стоимость по сравнению с штекерными типами, уменьшает требования к размерам и точности позиционирования проводников и позволяет легче регулировать сопротивление контура.

На основе общих требований к сопротивлению контура рекомендуется указать сопротивление контура проводящих частей, встроенных в смолу, особенно для сваренных проводников, чтобы избежать списания продукции из-за чрезмерного сопротивления, вызванного плохим качеством сварки. Оптимизация формы проводников позволяет снизить напряженность электрического поля до земли (поверхностного заземляющего слоя), улучшить адгезию с смолой и повысить общую механическую прочность изоляционного компонента.

Проектирование поверхностного заземляющего слоя в компонентах твердой изоляции

Методы обработки поверхностного заземляющего слоя включают наружное покрытие проводящим силиконовым каучуком, нанесение проводящего клея (или краски) или металлизацию. Независимо от метода, основная цель — контроль частичного разряда. Без эффективного контроля частичный разряд легко может привести к пробою, что также связано с проектированием толщины слоя смолы. По сравнению с другими экранированными изоляционными компонентами, структура твердой изоляции значительно отличается — другие компоненты обычно имеют цилиндрическое электрическое поле между высоковольтным и заземленным концами, будь то высоковольтный конец в виде экранирующей сетки или круглого проводника.

В твердой изоляции, однако, высоковольтная секция включает как круглые, так и плоские поверхности, а заземленный конец плоский, что требует тщательного учета, как эти структурные различия влияют на производительность. С технической точки зрения, два ключевых требования к заземляющему слою — это непрерывность и уровень частичного разряда. Во время транспортировки, установки, особенно на месте, любые повреждения или отслаивание могут вызвать частичный разряд на краях заземляющего слоя, создавая новые вызовы для последующей эксплуатации и защиты.

С точки зрения теплопроводности, металлизация предлагает наилучшие показатели благодаря высокой теплопроводности, значительно повышая стабильность против различных факторов старения, особенно термоциклов. Защита заземляющего слоя должна учитываться при производстве изоляционных компонентов, а защита продукта при обработке заземляющего слоя также важна.

Проектирование сборки твердого изоляционного корпуса и втулок

Большинство проектов разделяют основной корпус и входные/выходные втулки, включая соединение между изоляционными трубками предохранителей и втулками, которые находятся в жестком контакте при установке. Контроль размеров важен, но не менее важен контроль процесса при сборке. Если есть зазоры в контактах, или если при сборке попадает пыль или влага (из-за конденсации окружающей среды), может произойти разряд на монтажную гайку. Кроме того, распределительные устройства имеют компактную структуру, поэтому при планировке следует учитывать удобство установки входных/выходных изоляторов и кабелей, особенно концевых муфт, которые уже требуют высокого качества установки. Неудобная установка может легко привести к качественным проблемам и вызвать пробой изоляции.

Заключение

Твердоизолированные распределительные устройства имеют значительный рыночный потенциал. Исследования их ключевого компонента — твердого изоляционного элемента — имеют широкие перспективы. По мере совершенствования проектирования твердой изоляции технологии твердоизолированных распределительных устройств достигнут дальнейшего прогресса.