Metode montaže vakuumskih prekidačev in oblikovanje trdnega izoliranja v kolobarjih glavnih enot

Izbira metode montaže vakuumskih preklopnikov v oblikovanju trdnega izolatorja

Ključni problem pri oblikovanju komponent trdnega izolatorja je, ali uporabiti neposredni zaključek ali kasnejšo zalivanje vakuumskih preklopnikov. Če se uporabi neposredni zaključek, lahko zaradi težav z procesom APG ali kakovostjo vakuumskih preklopnikov pride do določenega odstotka odpadkov. Poleg tega prinaša neposredni zaključek slabšo toplotno odpornost za glavno vodilno sklopko in zahteva višjo zmogljivost materiala, kar ovira masovno proizvodnjo, saj različni stranki lahko izberejo vakuumskim preklopnike različnih proizvajalcev.

Če se uporabi kasnejša namestitvena in zalivna postopek, se lahko zagotovi zunanja izolacija, in stroški vakuumskih preklopnikov so nižji, ker ni potrebe za specializiranimi zaključnimi stolpičnimi preklopniki. Med zalivanjem ni potrebno imeti amortizacijskega sloja okoli preklopnika – dovolj je površinske obravnave. Ta postopek se je uspešno uporabljal v odprtokih vakuumskih preklopnikih že več let. Dodatno pa, ko se izdelek segreva, ima silikonsko gumeno mrežo okoli preklopnika večjo gibljivost, kar omogoča boljšo olajšanje napetosti.

Izbira temperature prehoda v steklo v oblikovanju trdnega izolatorja

Splošno velja, da je večja temperatura prehoda v steklo, material bolj krhil, in bolj podvržen razbitju. Če se temperatura prehoda v steklo izbere samo glede na toplotno odpornost, le nekaj materialov lahko doseže hiter prehod v steklo in odlično odpornost na razbitje. Vendar so takšni materiali zelo dragi, kar znatno poveča stroške proizvodnje. Če je cena novega izdelka veliko višja od obstoječih, bo sprejemnost strank znatno zmanjšana.

Zato se lahko za izbiro temperature prehoda v steklo upošteva tista, ki se uporablja v izolacijskih komponentah preklopnikov s SF₆ plinsko izolacijo, kot so SF₆ obloge, kjer so zgornji in spodnji kontakti tudi vgrajeni v smole. Uporabljeni materiali običajno imajo temperaturo prehoda v steklo okoli 100°C, in ti izdelki so v uporabi že več let z zelo malo incidentov zaradi preseganja temperature, kar kaže na racionalnost te izbire. S stališča preklopnika je tudi ključno nadzirati porast temperature, tako da se upošteva zadostna nosilnost toka glavne sklopke, nadzor prevodnosti materiala, kakovost premaza in natančnost sestavljanja, hkrati pa se z operativnim dizajnom nadzira in zmanjša okoljska temperatura. Specifikacije materialov bi morale biti celovito ocenjene, združene z delovanjem podobnih izdelkov.

Oblikovanje izstopnih čevljev v komponentah trdnega izolatorja

V oblikovanju izstopnih čevljev za komponente trdnega izolatorja so vhodni čevlji običajno ravni, medtem ko izstopni čevlji včasih uporabljajo savijani dizajn. Savijani čevlji so težje izdelati, njihove glavne izzive vključujejo:

• Poravnava med vodilom in litjem, kjer se lahko med predobdelavo vodila pojavi deformacija;

• Razbitje po oblikovanju izdelka, saj je vodilo med oblikovanjem visoke temperature, in napačno nadzorovanje procesa lahko vodi do razbitja po hlajenju. Dodatno, pri oblikovanju je treba upoštevati, ali bi se lahko pri kasnejšem namestitvu pojavila razpoloženost do izbočitve do namestitvenega matice.

Oblikovanje vodilnih komponent in povezovanje vodilnih sklop in trdnega izolatorja

Pri oblikovanju glavnih vodilnih komponent je treba doseči gladke prehode, kolikor je mogoče, pod pogoji, ki zajamčijo zadostno nosilnost toka – najbolje zaobljeno namesto kotasto. Za povezave bi se morala uporabiti varjenje namesto šrafnih spojev, da se zmanjša korona izbočitev in prepreči razbitje. Za gibljive povezave je boljše uporabiti vrtnjak tipa povezava, ki je cenejša kot vstavljanje, znižuje zahteve za dimenzije vodil in natančnost položaja, ter omogoča lažje prilagajanje upornosti zanke.

Na podlagi zahtev za celotno upornost zanke je priporočljivo določiti upornost vodilnih delov, vgrajenih v smolu, zlasti za varjene vodile, da se izogne odpadu izdelka zaradi previsoke upornosti, povzročene slabo kakovostjo varjenja. Z optimizacijo oblike vodil se lahko zmanjša moč električnega polja do tal (talna sloja), izboljša lepljivost s smolo in posodobi celotno mehansko trdota izolacijske komponente.

Oblikovanje talnega sloja na površini komponent trdnega izolatorja

Tretiranja talnega sloja na površini vključujejo zunanje premaz z vodljivo silikonsko gumo, nanese se vodljiva lepa (ali barva) ali metaliziranje. Ne glede na uporabljeni postopek je osrednji cilj nadzirati delno izbočitev. Brez učinkovitega nadzora lahko delna izbočitev hitro vodi do propada, kar je tudi povezano z oblikovanjem debeline smolnega sloja. Struktura trdnega izolatorja se razlikuje od drugih ekraniranih izolacijskih komponent, ki običajno vključujejo koncentrično valjkasto električno polje med visokonapetostnim in talnim koncem, ali je visokonapetostni konec ekranirana mreža ali valjkasti vodil.

V trdnem izolatorju pa visokonapetostni del vključuje tako valjkaste kot ravninske površine, medtem ko je talni konec raven, kar zahteva temeljit pregled, kako te strukturne razlike vplivajo na zmogljivost. Tehnično gledano sta dva ključna zahtevi za talni sloj kontinuiteta in raven delne izbočitve. Med prevozom, namestitvijo, posebno na mestu dela, lahko vsak udarec ali odlupanje povzroči delno izbočitev na robu talnega sloja, kar postavlja nove izzive za nadaljnje delovanje in zaščito.

S stališča toplotne odpornosti ponuja metaliziranje najboljšo zmogljivost zaradi boljše toplotne prevodnosti, kar znatno izboljša stabilnost proti različnim starostnim dejavnikom, zlasti termičnim ciklom. Zaščita talnega sloja mora biti upoštevana med izdelavo izolacijskih komponent, in zaščita izdelka med obdelavo talnega sloja je tudi ključna.

Oblikovanje sestavljanja trdnega izolacijskega telesa in čevljev

Večina oblikovanj loči glavno telo od vhodnih in izstopnih čevljev, vključno z povezavo med izolacijskimi cevi za varistorje in čevlji, ki so v trdnem stiku med namestitvijo. Kontrola dimenzij je pomembna, toda enako pomembno je tudi nadzirati proces sestavljanja. Če obstajajo presedki, ali če se med sestavljanjem uvede prašica ali vlaga (od okoljske kondenzacije), lahko pride do izbočitve do namestitvenega matice. Dodatno, krožne glavne enote imajo kompakten dizajn, zato mora razporeditev upoštevati lažjo namestitvo vhodnih/izstopnih izolacij in kabelov, zlasti končnice kablov, ki že zahtevajo visoko kakovost namestitve. Težka namestitva lahko hitro vodi do kakovostnih težav in povzroči izolacijski propad.

Zaključek

Trdno izolirane krožne glavne enote imajo velik potencial na trgu. Raziskave njihovega ključnega sestavni dela - trdnega izolatorja - imajo široko perspektivo. S tem, ko se oblikovanje trdnega izolatorja nadaljuje, bo tehnologija trdno izoliranih krožnih glavnih enot dosegla še več napredka.