Các Phương Pháp Lắp Đặt Bộ Ngắt chân Không và Thiết Kế Cách Điện Rắn trong Ring Main Units

Phương pháp lắp đặt bộ ngắt chân không trong thiết kế cách điện rắn

Vấn đề chính trong thiết kế các thành phần cách điện rắn là việc sử dụng bọc trực tiếp hay đổ sau cho bộ ngắt chân không. Nếu sử dụng bọc trực tiếp, có thể có tỷ lệ phế phẩm nhất định do vấn đề quy trình APG hoặc chất lượng của bộ ngắt chân không. Ngoài ra, bọc trực tiếp dẫn đến khả năng tản nhiệt kém cho mạch dẫn chính và đòi hỏi hiệu suất vật liệu cao hơn, làm cho sản xuất hàng loạt khó khăn vì khách hàng khác nhau có thể chọn bộ ngắt chân không từ các nhà sản xuất khác nhau.

Nếu sử dụng lắp đặt sau và đổ, vẫn có thể đảm bảo cách điện bên ngoài, và chi phí của bộ ngắt chân không thấp hơn, vì không cần bộ ngắt dạng cột được bọc đặc biệt. Trong quá trình đổ, không cần lớp đệm xung quanh bộ ngắt—chỉ cần xử lý bề mặt. Quá trình này đã được áp dụng chín muồi trong các cầu chì chân không ngoài trời trong nhiều năm. Hơn nữa, khi sản phẩm nóng lên, cao su silicone xung quanh bộ ngắt có tính linh hoạt cao hơn, cung cấp khả năng giảm ứng suất tốt hơn.

Chọn nhiệt độ chuyển biến kính trong thiết kế cách điện rắn

Nhìn chung, nhiệt độ chuyển biến kính càng cao, vật liệu càng giòn và dễ nứt vỡ hơn. Nếu chọn nhiệt độ chuyển biến kính chỉ dựa trên khả năng chịu nhiệt, chỉ có một số ít vật liệu có thể đạt được cả nhiệt độ chuyển biến kính cao và khả năng chống nứt vỡ tốt. Tuy nhiên, những vật liệu này rất đắt, làm tăng đáng kể chi phí sản xuất. Nếu giá của sản phẩm mới cao hơn nhiều so với các sản phẩm hiện có, sự chấp nhận của khách hàng sẽ giảm đáng kể.

Do đó, việc chọn nhiệt độ chuyển biến kính có thể tham khảo nhiệt độ sử dụng trong các thành phần cách điện của thiết bị đóng cắt cách điện khí SF₆, như vỏ SF₆, nơi các tiếp điểm trên và dưới cũng được nhúng trong nhựa. Các vật liệu được sử dụng thường có nhiệt độ chuyển biến kính khoảng 100°C, và các sản phẩm này đã được sử dụng trong nhiều năm với rất ít sự cố do quá nhiệt, cho thấy sự hợp lý của lựa chọn này. Từ góc độ của thiết bị đóng cắt, việc kiểm soát tăng nhiệt cũng rất quan trọng—cần xem xét khả năng dẫn dòng điện đầy đủ của mạch chính, kiểm soát độ dẫn của vật liệu, chất lượng mạ và độ chính xác lắp ráp, đồng thời kiểm soát và giảm nhiệt độ môi trường thông qua thiết kế cấu trúc. Các tiêu chuẩn vật liệu nên được đánh giá toàn diện, kết hợp với kinh nghiệm vận hành từ các sản phẩm tương tự.

Thiết kế đầu nối ra trong các thành phần cách điện rắn

Trong thiết kế đầu nối ra cho các thành phần cách điện rắn, đầu nối vào thường là loại xuyên tâm, trong khi đầu nối ra đôi khi sử dụng thiết kế cong. Đầu nối cong khó chế tạo hơn, với các thách thức chính bao gồm:

• Đối chiếu giữa dây dẫn và khuôn, nơi có thể xảy ra biến dạng trong quá trình xử lý trước dây dẫn;

• Nứt vỡ sau khi sản phẩm được đúc, vì dây dẫn ở nhiệt độ cao trong quá trình đúc, và kiểm soát quy trình không đúng có thể dẫn đến nứt vỡ sau khi làm lạnh. Ngoài ra, trong quá trình thiết kế, cần xem xét liệu có thể xảy ra phóng điện đến đai ốc lắp đặt trong quá trình lắp đặt sau hay không.

Thiết kế các thành phần dẫn điện và kết nối mạch dẫn trong cách điện rắn

Khi thiết kế các thành phần dẫn điện chính, nên đạt được chuyển tiếp mượt mà ở mọi nơi có thể, dưới điều kiện đáp ứng yêu cầu dung lượng dòng điện—nên tròn hơn là góc cạnh. Nên sử dụng hàn để kết nối thay vì dùng vít để giảm thiểu hiện tượng phát sáng và ngăn ngừa nứt vỡ. Đối với các kết nối di động, nên ưu tiên kết nối kiểu dao kéo, giảm chi phí so với kiểu cắm, giảm yêu cầu về kích thước và độ chính xác vị trí của dây dẫn, và cho phép điều chỉnh dễ dàng hơn về độ kháng vòng.

Dựa trên yêu cầu độ kháng vòng tổng thể, nên chỉ định độ kháng vòng của các phần dẫn điện được nhúng trong nhựa, đặc biệt là đối với dây dẫn được hàn, để tránh việc sản phẩm bị phế do độ kháng quá cao do chất lượng hàn kém. Bằng cách tối ưu hóa thiết kế hình dạng dây dẫn, có thể giảm cường độ điện trường tới đất (lớp tiếp đất bề mặt), cải thiện độ bám dính với nhựa, và tăng cường độ cơ học tổng thể của thành phần cách điện.

Thiết kế lớp tiếp đất bề mặt trong các thành phần cách điện rắn

Các phương pháp xử lý lớp tiếp đất bề mặt bao gồm phủ bên ngoài bằng cao su silicone dẫn điện, sử dụng keo dẫn điện (hoặc sơn), hoặc phun kim loại. Dù sử dụng phương pháp nào, mục tiêu cốt lõi là kiểm soát phóng điện cục bộ. Nếu không kiểm soát hiệu quả, phóng điện cục bộ có thể dễ dàng dẫn đến hỏng hóc, điều này cũng liên quan đến thiết kế độ dày của lớp nhựa. So với các thành phần cách điện được che chắn khác, cấu trúc của cách điện rắn khác biệt đáng kể—các thành phần khác thường có điện trường trụ đồng tâm giữa cực cao áp và đất, dù cực cao áp là lưới che chắn hay dây dẫn tròn.

Trong cách điện rắn, phần cao áp bao gồm cả bề mặt tròn và phẳng, trong khi phần đất là phẳng, đòi hỏi phải xem xét kỹ lưỡng cách các khác biệt cấu trúc này ảnh hưởng đến hiệu suất. Từ góc độ kỹ thuật, hai yêu cầu chính cho lớp tiếp đất là tính liên tục và mức độ phóng điện cục bộ. Trong quá trình vận chuyển, lắp đặt, đặc biệt là công việc tại hiện trường, bất kỳ hư hại do va đập hoặc bong tróc nào cũng có thể gây ra phóng điện cục bộ ở mép của lớp tiếp đất, tạo ra thách thức mới cho việc vận hành và bảo vệ sau này.

Từ góc độ tản nhiệt, phun kim loại mang lại hiệu suất tốt nhất do khả năng dẫn nhiệt cao, nâng cao đáng kể độ ổn định trước các yếu tố lão hóa, đặc biệt là chu kỳ nhiệt. Việc bảo vệ lớp tiếp đất phải được xem xét trong quá trình sản xuất thành phần cách điện, và việc bảo vệ sản phẩm trong quá trình xử lý lớp tiếp đất cũng rất quan trọng.

Thiết kế lắp ráp thân cách điện rắn và đầu nối

Hầu hết các thiết kế tách thân chính khỏi đầu nối vào và ra, bao gồm cả kết nối giữa ống cách điện cầu chì và đầu nối, được tiếp xúc cứng trong quá trình lắp đặt. Kiểm soát kích thước là quan trọng, nhưng kiểm soát quy trình trong quá trình lắp ráp cũng rất quan trọng. Nếu có khe hở tiếp xúc, hoặc nếu bụi hoặc hơi ẩm (từ ngưng tụ môi trường) được đưa vào trong quá trình lắp ráp, có thể xảy ra phóng điện đến đai ốc lắp đặt. Ngoài ra, các đơn vị vòng có cấu trúc nhỏ gọn, do đó bố trí phải xem xét sự thuận tiện trong việc lắp đặt cách điện vào/ra và cáp, đặc biệt là đầu cuối cáp, vốn đã đòi hỏi chất lượng lắp đặt cao. Việc lắp đặt không thuận tiện có thể dễ dàng dẫn đến vấn đề chất lượng và gây hỏng cách điện.

Kết luận

Các đơn vị vòng cách điện rắn có tiềm năng thị trường lớn. Nghiên cứu về thành phần cốt lõi của chúng—thành phần cách điện rắn—có triển vọng rộng lớn. Khi thiết kế cách điện rắn tiếp tục được cải thiện, công nghệ cho các đơn vị vòng cách điện rắn sẽ đạt được bước tiến xa hơn.