Postes de répartition moyenne tension à isolation solide : Explication de l'isolation en résine époxy et de la conception structurelle
1 Matériaux d'isolation et conception
Selon les statistiques de coûts pour les postes de distribution à isolation solide moyenne tension (RMUs), la structure d'isolation représente plus de 40% du coût total. Par conséquent, le choix des matériaux d'isolation appropriés, la conception de structures d'isolation rationnelles et la détermination de la méthode d'isolation correcte sont cruciaux pour la valeur des RMUs moyenne tension. Depuis la première synthèse de la résine époxyde en 1930, divers additifs ont été continuellement explorés pour améliorer ses propriétés.
La résine époxyde est reconnue pour sa haute résistance diélectrique, sa haute résistance mécanique, son faible changement de volume lors du moulage et du durcissement, et sa facilité de usinage. Elle est donc choisie comme principal matériau d'isolation pour les RMUs moyenne tension. En incorporant des agents de durcissement, des agents d'assouplissement, des plastifiants, des charges et des colorants, on forme une résine époxyde haute performance. Sa résistance thermique, son expansion thermique et sa conductivité thermique ont été améliorées, offrant une résistance au feu et des performances d'isolation fiables sous des conditions de tension à long terme et de surtension à court terme.
Dans les RMUs, les structures d'isolation conventionnelles créent souvent des champs électriques non uniformes. Dans de tels champs, augmenter simplement la distance d'isolation n'est pas suffisant pour améliorer la force d'isolation. Par conséquent, l'uniformité du champ électrique doit également être améliorée par l'optimisation de la structure. La résistance diélectrique de la résine époxyde varie de 22 à 28 kV/mm, ce qui signifie qu'avec une conception d'isolation optimisée, seulement quelques millimètres de distance d'isolation sont nécessaires entre les phases, réduisant considérablement la taille du produit.
2 Conception structurale des RMUs à isolation solide moyenne tension
Tous les composants conducteurs, tels que les disjoncteurs à vide, les interrupteurs sectionneurs et les interrupteurs de terre, sont placés dans un moule et coulés intégralement avec de la résine époxyde haute performance par le processus de Gélification Automatique Sous Pression (APG). Le milieu d'extinction d'arc est le vide, tandis que l'isolation est assurée par la résine époxyde haute performance. L'armoire adopte une conception modulaire, facilitant la production de masse standardisée. Chaque compartiment est séparé par des cloisons métalliques pour empêcher la propagation de l'arc, confinant ainsi les éventuelles pannes à des modules individuels.
Des busbars et des connecteurs de contact intégrés sont conçus. Le busbar principal se compose de busbars segmentés, isolés et fermés, connectés via des connecteurs de busbar intégrés télescopiques, simplifiant l'installation et la mise en service sur site. La structure de la porte est conçue pour résister à l'arc interne et permet des opérations en trois positions (fermeture, ouverture et mise à la terre) avec la porte fermée. Le statut de positionnement des interrupteurs peut être facilement observé à travers des fenêtres de visualisation, assurant une opération sûre et fiable.
3 Avantages et analyse des essais de type des RMUs à isolation solide moyenne tension
3.1 Principaux avantages
La résine époxyde haute performance assure des performances d'isolation fiables et une faible décharge partielle (≤5 pC).
La structure entièrement isolée et scellée n'a aucune partie vivante exposée, la rendant insensible à la poussière et à la contamination. Elle n'est pas limitée par les conditions environnementales et convient aux températures élevées/basses, aux plateaux, aux zones anti-explosion et aux régions polluées. Elle résout les problèmes liés aux variations de pression du gaz SF₆ à haute température et à la liquéfaction du gaz à basse température. Par exemple, Fuzhou, située dans une zone côtière à forte teneur en sel, bénéficie considérablement de la résistance au brouillard salin du produit.
Aucun gaz SF₆ n'est utilisé ; aucun gaz nocif n'est émis, ce qui en fait un produit respectueux de l'environnement. Il n'y a pas de risque de fuite, éliminant le besoin d'entretien régulier, le rendant sans entretien. Une conception anti-explosion renforcée garantit sa convenance pour les lieux dangereux. La structure triphasée entièrement isolée empêche les courts-circuits entre phases, assurant la sécurité et la fiabilité.
L'équipement occupe seulement 30% de l'espace requis par les RMUs à isolation à air conventionnels, ce qui en fait un produit ultra-compact.
3.2 Analyse des essais de type
En ligne avec ces avantages, des essais de type correspondants ont été réalisés, y compris des essais de tenue à la tension d'isolement (42 kV/48 kV), des mesures de décharge partielle (≤5 pC), des essais de hautes et basses températures (+80 °C / -45 °C), des essais de condensation (Niveau de pollution II) et des essais d'arc interne (0,5 s). Les résultats des essais confirment la conformité totale aux exigences des paramètres, validant efficacement les avantages déclarés du produit.
De plus, d'autres essais de type requis par les normes nationales ont été réalisés : essai de montée en température, mesure de la résistance du circuit principal, essais de tenue au courant de crête nominal et au courant nominal de courte durée, essais de capacité de coupure et de fermeture sous court-circuit nominal, endurance électrique, endurance mécanique, essais de défaut sous mise à la terre entre phases, essais de commutation de courant actif nominal et essais de commutation de courant capacitif nominal. Tous les résultats des essais répondent aux exigences des normes nationales.
La Société d'État de la Chine a organisé plusieurs réunions pour discuter des items d'essais de type et des exigences de paramètres pour les RMUs à isolation solide moyenne tension, avec des discussions approfondies sur des détails spécifiques tels que si la limite de décharge partielle devrait être ≤5 pC ou ≤20 pC. Nous croyons que les essais de type prescrits par les normes nationales sont essentiels et doivent être effectués ; des essais supplémentaires réalisés pour vérifier les avantages du produit sont également nécessaires ; de plus, des essais spéciaux tels que les essais de vibration et les essais dans des conditions climatiques sévères devraient être sélectionnés en fonction de l'environnement de fonctionnement réel. Concernant les paramètres, bien que la Société d'État ne fixe que des exigences minimales, les fabricants peuvent améliorer les spécifications en fonction des performances du produit, par exemple, en portant la limite de décharge partielle à ≤5 pC et en étendant la plage de température pour les essais de hautes et basses températures.
4 Conclusion
L'isolation solide présente des avantages significatifs par rapport à l'isolation gazeuse et à l'air : des performances d'isolation fiables, aucune émission de gaz nocifs, respect de l'environnement et absence de problèmes de fuites. L'application de la technologie d'isolation solide a grandement amélioré la miniaturisation et l'adaptabilité environnementale des RMUs moyenne tension, permettant une large application dans des températures élevées/basses, des plateaux, des zones anti-explosion et des régions polluées. Tous ces avantages ont été pleinement validés par les essais de type.
