Středněvýkonové pevně izolované RMU: Vysvětlení epoxidové pryskyřičné izolace a konstrukčního návrhu

1 Izolační materiály a návrh

Na základě nákladových statistik pro středně napěťové pevně izolované okruhové rozvody (RMU) představuje izolační struktura více než 40 % celkových nákladů. Proto je klíčové vybrat vhodné izolační materiály, navrhnout racionální izolační struktury a určit správnou izolační metodu, což je důležité pro hodnotu středně napěťových RMU. Od první syntézy epoxidové smoly v roce 1930 se nepřestávají zkoumat různé přísady k vylepšení jejích vlastností.

Epoxidová smola je známá svým vysokým dielektrickým odporom, vysokou mechanickou pevností, minimální objemovou změnou během lepení a tvrdnutí a snadnou opracovatelností. Proto byla zvolena jako hlavní izolační látka pro středně napěťová RMU. Přidáním tvrdících látek, pevnících látek, plastifikátorů, plniv a barviv se tvoří vysokovýkonná epoxidová smola. Její tepelná odolnost, tepelná rozpínání a tepelná vodivost byly vylepšeny, což poskytuje odpalovzdornost a spolehlivou izolační výkonnost za dlouhodobého napětí a krátkodobého přetížení.

V RMU často konvenční izolační struktury vytvářejí nerovnoměrná elektrická pole. V takových polích není dostatečné pouze zvýšení izolační vzdálenosti pro zlepšení izolační síly. Proto je třeba také zlepšit rovnoměrnost elektrického pole prostřednictvím optimalizace struktury. Dielektrická síla epoxidové smoly se pohybuje mezi 22 a 28 kV/mm, což znamená, že s optimalizovaným izolačním návrhem je potřeba pouze několik milimetrů izolační vzdálenosti mezi fázemi, což výrazně snižuje velikost produktu.

2 Konstrukční návrh středně napěťových pevně izolovaných RMU

Všechny vodiče, jako jsou vakuumové vypínače, oddělovače a zazemňovací spínače, jsou umístěny do formy a integrálně odlity pomocí vysokovýkonné epoxidové smoly pomocí procesu Automatického Tlakového Gelování (APG). Protiúderným médium je vakuum, zatímco izolace je zajištěna vysokovýkonnou epoxidovou smolou. Schránka má modulární návrh, což usnadňuje standardizovanou masovou výrobu. Každá sekce je oddělena kovovými dělicími stěnami, aby se zabránilo šíření oblouku, což omezí možné poruchy na jednotlivé moduly.

Je navržen integrovaný sběrný vodič a kontaktní konektory. Hlavní sběrný vodič se skládá ze segmentovaných, izolovaných uzavřených sběrných vodičů spojených prostřednictvím teleskopických integrovaných sběrných vodičů, což zjednodušuje montáž a komisování na místě. Dveře jsou navrženy tak, aby odolaly vnitřnímu oblouku, a umožňují tři pozice (zavření, otevření a zazemnění) s uzavřenými dveřmi. Stav spínače lze snadno sledovat skrz okénka, což zajišťuje bezpečné a spolehlivé fungování.

3 Výhody a analýza typových zkoušek středně napěťových pevně izolovaných RMU
3.1 Hlavní výhody

• Vysokovýkonná epoxidová smola zajišťuje spolehlivou izolační výkonnost a nízkou částečnou dešťovou aktivitu (≤5 pC).

• Úplně izolovaná a uzavřená struktura nemá žádné expozované živé části, což ji činí imunní proti prachu a kontaminaci. Není omezena podmínkami prostředí a je vhodná pro vysoké/nízké teploty, vrchoviny, explozivní oblasti a znečištěné oblasti. Řeší problémy související s změnami tlaku plynu SF₆ při vysokých teplotách a tekutění plynu při nízkých teplotách. Například Fužou, nacházející se v pobřežní oblasti s vysokou obsahem soli, značně těží z odolnosti produktu proti solnému mlze.

• Není použit plyn SF₆; nejsou emitovány škodlivé plyny, což z něj činí ekologicky šetrný produkt. Neexistuje riziko úniku, což eliminuje potřebu pravidelné údržby – činí ho bezzdržovým. Zlepšený protiúderný návrh zajišťuje vhodnost pro nebezpečné lokality. Úplně izolovaná třífázová struktura brání mezifázovým krátkým spojením, což zajišťuje bezpečnost a spolehlivost.

• Zařízení zabírá pouze 30 % prostoru požadovaného pro konvenční vzduchem izolované RMU, což z něj činí ultra-kompaktní produkt.

3.2 Analýza typových zkoušek

V souladu s výše uvedenými výhodami byly provedeny odpovídající typové zkoušky, včetně zkoušek odolnosti izolace (42 kV/48 kV), měření částečné dešťové aktivity (≤5 pC), zkoušek vysokých/nízkých teplot (+80 °C / -45 °C), zkoušek kondenzace (Úroveň znečištění II) a zkoušek vnitřního oblouku (0,5 s). Výsledky zkoušek potvrzují plnou shodu s parametrickými požadavky, což efektivně ověřuje uvedené výhody produktu.

Dále byly dokončeny další typové zkoušky požadované národními normami: zkoušky teplotního nárůstu, měření odporu hlavního obvodu, zkoušky odolnosti v krátkém časovém intervalu a krátkodobé zkoušky odolnosti, zkoušky odolnosti při zapínání a vypínání krátkodobého přetížení, elektrická a mechanická trvanlivost, zkoušky při mezifázovém zazemnění, zkoušky přepínání nominálního aktivního zátěžového proudu a zkoušky přepínání nominálního kapacitního proudu. Všechny výsledky zkoušek splňují národní normy.

Státní síťová společnost Číny konala několik setkání k diskusi o položkách a parametrických požadavcích typových zkoušek pro středně napěťová pevně izolovaná RMU, s hlubokou diskusí o specifických detailích, jako je limit částečné dešťové aktivity ≤5 pC nebo ≤20 pC. Domníváme se, že typové zkoušky požadované národními normami jsou zásadní a musí být provedeny; dodatečné zkoušky provedené pro ověření výhod produktu jsou také nezbytné; dále by měly být vybrány speciální zkoušky, jako jsou vibrační a extrémní klimatické podmínky, na základě skutečného provozního prostředí. Pokud jde o parametry, zatímco Státní síť stanovuje pouze základní požadavky, výrobci mohou příslušně zlepšit specifikace podle výkonu produktu – například zvýšit limit částečné dešťové aktivity na ≤5 pC a rozšířit rozsah teplot pro zkoušky vysokých/nízkých teplot.

4 Závěr

Pevná izolace nabízí významné výhody oproti plynové a vzduchové izolaci: spolehlivá izolační výkonnost, žádné emise škodlivých plynů, environmentální přátelství a žádné problémy s úniky. Použití technologie pevné izolace významně zlepšilo miniaturizaci a adaptabilitu středně napěťových RMU, což umožňuje široké použití v oblastech s vysokými/nízkými teplotami, vrchovinami, explozivními oblastmi a znečištěnými oblastmi. Všechny tyto výhody byly plně ověřeny typovými zkouškami.