چندریشتههای متوسط ولتاژ جامد عایق: توضیح درباره عایق بندی رزین اپوکسی و طراحی ساختاری
1 مادههای عایق و طراحی
بر اساس آمار هزینهها برای واحدهای حلقهای متوسط ولتاژ با عایق جامد، ساختار عایق بیش از 40٪ از کل هزینه را تشکیل میدهد. بنابراین، انتخاب مواد عایق مناسب، طراحی ساختارهای عایق منطقی و تعیین روش عایقبندی صحیح برای ارزش واحدهای حلقهای متوسط ولتاژ بسیار مهم است. از زمان اولین ترکیب رزین اپوکسی در سال 1930، به طور مداوم افزودنیهای مختلفی برای بهبود خصوصیات آن مورد بررسی قرار گرفتهاند.
رزین اپوکسی به دلیل مقاومت دی الکتریک بالا، مقاومت مکانیکی بالا، تغییر حجم کم در طول ریختهگری و سفت شدن و آسانی در پرداخت، به عنوان ماده عایق اصلی برای واحدهای حلقهای متوسط ولتاژ انتخاب شده است. با اضافه کردن سفتکنندهها، محکمکنندهها، نرمکنندهها، پرکنندهها و رنگافزایی، یک رزین اپوکسی با عملکرد بالا تشکیل میشود. مقاومت حرارتی، انبساط حرارتی و هدایت حرارتی آن بهبود یافته است و این رزین مقاومت در برابر آتش و عملکرد عایقبندی قابل اعتماد را تحت شرایط ولتاژ بلندمدت و ولتاژ بیش از حد کوتاهمدت فراهم میکند.
در واحدهای حلقهای، ساختارهای عایق معمولی معمولاً میدانهای الکتریکی نامساوی ایجاد میکنند. در چنین میدانهایی، تنها افزایش فاصله عایق کافی نیست تا مقاومت عایقی را بهبود بخشد. بنابراین، یکنواختی میدان الکتریکی نیز باید از طریق بهینهسازی ساختاری بهبود یابد. مقاومت دی الکتریک رزین اپوکسی بین 22 تا 28 کیلوولت بر میلیمتر متغیر است، به این معنی که با طراحی عایق بهینه، فقط چند میلیمتر فاصله عایق بین فازها لازم است، که به طور قابل توجهی اندازه محصول را کاهش میدهد.
2 طراحی ساختاری واحدهای حلقهای متوسط ولتاژ با عایق جامد
تمام اجزای رسانا، مانند مدارهای قطعکننده خلاء، قطعکنندههای جداگانه و قطعکنندههای زمینکشی، در قالب قرار داده شده و با استفاده از رزین اپوکسی با عملکرد بالا از طریق فرآیند ژلاتینسازی فشاری خودکار (APG) به صورت یکپارچه ریخته میشوند. مedium از خلاء و عایقبندی از طریق رزین اپوکسی با عملکرد بالا انجام میشود. کابین با طراحی ماژولی ساخته شده است که تولید انبوه استاندارد را تسهیل میکند. هر بخش با پردههای فلزی از یکدیگر جدا شده است تا از گسترش قوس جلوگیری شود و بدین ترتیب خطاهای بالقوه در ماژولهای جداگانه محدود شوند.
اتوبوسهای اصلی و اتصالات تماسی یکپارچه طراحی شدهاند. اتوبوس اصلی شامل اتوبوسهای بستهبندی شده تقسیمبندی شده است که از طریق اتصالات اتوبوس یکپارچه قابل امتداد به هم متصل میشوند، که نصب و راهاندازی محلی را ساده میکند. ساختار دریچه طراحی شده است تا در برابر قوس داخلی مقاوم باشد و عملیات سهوضعیتی (بستن، باز کردن و زمینکشی) را با دریچه بسته انجام دهد. وضعیت قطعکننده از طریق پنجرههای مشاهدهای به راحتی قابل مشاهده است که عملکرد ایمن و قابل اعتماد را تضمین میکند.
3 مزایا و تحلیل آزمون نوع واحدهای حلقهای متوسط ولتاژ با عایق جامد
3.1 مزایا اصلی
رزین اپوکسی با عملکرد بالا اطمینان از عملکرد عایقبندی قابل اعتماد و تخلیه جزئی پایین (≤5 pC) را فراهم میکند.
ساختار کاملاً عایقبندی شده و مسدود شده بدون قطعات زنده ظاهری وجود ندارد و در برابر غبار و آلودگی مقاوم است. این ساختار محدودیتهای محیطی ندارد و برای دماهای بالا/پایین، مرتفعات، مناطق ضد انفجار و مناطق آلوده مناسب است. این محصول مشکلات مربوط به تغییر فشار گاز SF₆ در دماهای بالا و تبخیر گاز در دماهای پایین را حل میکند. به عنوان مثال، فوجو، که در منطقه ساحلی با نمک بالا واقع شده است، به طور قابل توجهی از مقاومت در برابر نمک محصول سود میبرد.
گاز SF₆ استفاده نمیشود؛ هیچ گاز ضاری منتشر نمیشود و این یک محصول محیط زیستی است. خطر تеч و نیاز به نگهداری منظم وجود ندارد و این محصول بدون نگهداری است. طراحی ضد انفجار بهبود یافته این محصول را برای مکانهای خطرناک مناسب میکند. ساختار سهفازی کاملاً عایقبندی شده از کوتاهشدن بین فازها جلوگیری میکند و ایمنی و قابلیت اطمینان را تضمین میکند.
این تجهیز فقط 30٪ از فضای مورد نیاز توسط واحدهای حلقهای عایقبندی هوایی معمولی را اشغال میکند و یک محصول فوقالعاده کوچک است.
3.2 تحلیل آزمون نوع
با توجه به مزایا ذکر شده، آزمونهای نوع متناظری انجام شدند، از جمله آزمونهای تحمل ولتاژ عایق (42 kV/48 kV)، اندازهگیری تخلیه جزئی (≤5 pC)، آزمونهای دماهای بالا/پایین (+80 °C / -45 °C)، آزمونهای تقطیر (سطح آلودگی II) و آزمونهای قوس داخلی (0.5 ثانیه). نتایج آزمونها تأیید کامل نیازمندیهای پارامتری را اثبات میکنند و به طور مؤثر مزایای اعلام شده محصول را تأیید میکنند.
به علاوه، سایر آزمونهای نوع مورد نیاز استانداردهای ملی انجام شدند: آزمون افزایش دما، اندازهگیری مقاومت مدار اصلی، آزمونهای تحمل جریان اوج و کوتاهمدت مجاز، آزمونهای توان مجاز جریانهای فعال و ظرفیت جریانهای ظرفیتی، تحمل الکتریکی، تحمل مکانیکی، آزمونهای خطا در زمینکشی بین فازها، آزمونهای تبدیل جریان بار فعال مجاز و آزمونهای تبدیل جریان ظرفیتی مجاز. تمام نتایج آزمونها نیازمندیهای استاندارد ملی را برآورده میکنند.
شرکت شبکه برق چین چندین جلسه برای بحث در مورد آیتمهای آزمون نوع و نیازمندیهای پارامتری واحدهای حلقهای متوسط ولتاژ با عایق جامد برگزار کرده است، با بحثهای عمیق در مورد جزئیات خاص مانند اینکه آیا محدوده تخلیه جزئی باید ≤5 pC یا ≤20 pC باشد. ما معتقدیم که آزمونهای نوع مورد نیاز استانداردهای ملی ضروری هستند و باید انجام شوند؛ آزمونهای اضافی برای تأیید مزایای محصول نیز ضروری هستند؛ علاوه بر این، آزمونهای خاص مانند ارتعاش و آزمونهای شرایط آب و هوایی سخت باید بر اساس محیط عملیاتی واقعی انتخاب شوند. در مورد پارامترها، در حالی که شبکه برق فقط نیازمندیهای پایهای را تعیین میکند، تولیدکنندگان میتوانند به طور مناسب مشخصات را بر اساس عملکرد محصول افزایش دهند، مانند افزایش محدوده تخلیه جزئی به ≤5 pC و گسترش محدوده دما برای آزمونهای دماهای بالا/پایین.
4 نتیجهگیری
عایق جامد مزایای قابل توجهی نسبت به عایقهای گازی و هوایی دارد: عملکرد عایقبندی قابل اعتماد، عدم تولید گاز ضار، دوستدار محیط زیست و عدم مشکل تخلیه. استفاده از فناوری عایق جامد به طور قابل توجهی کوچکسازی و انطباق محیطی واحدهای حلقهای متوسط ولتاژ را افزایش داده است و این امکان را فراهم میکند که در دماهای بالا/پایین، مرتفعات، مناطق ضد انفجار و مناطق آلوده به کار گرفته شوند. تمام این مزایا از طریق آزمونهای نوع به طور کامل تأیید شدهاند.
