Közép-feszültségű szilárdul elszigetelt RMU-k: Az epoxidharci izoláció és szerkezeti tervezés magyarázata

1 Izolációs anyagok és tervezés

A középhatású szilárdizolt gyűrűalakú főválasztók (RMU-k) költségstatisztikái alapján az izolációs szerkezet több mint 40%-át teszi ki az összköltségekből. Ezért a megfelelő izolációs anyagok kiválasztása, a racionális izolációs szerkezetek tervezése és a helyes izolációs módszer meghatározása kulcsfontosságú a középhatású RMU-k értékének növeléséhez. Mivel az epoxidresin első szintézisének 1930-ban került sor, folyamatosan kutatásokat végeztek különböző additívumokkal annak jellemvonásainak javítására.

Az epoxidresin híres magas elektromos erősége, nagy mechanikai erőssége, minimális térfogatváltozása a lefestés és sütés során, valamint könnyű feldolgozhatósága miatt választották középhatású RMU-k fő izolációs anyagaként. A keményítők, erősítők, plastifikátorok, tölthetők és színezők beillesztésével egy nagy teljesítményű epoxidresin jön létre. Ennek hőtartóssága, hőbővülése és hővezetése javult, így tüzek elleni ellenállását és megbízható izolációs teljesítményét biztosítja hosszú távú feszültség és rövid távú túlfeszültség esetén is.

Az RMU-kon általában nem egyenletes elektrikus mezőket alkotnak. Ilyen mezőkben a pusztán az izolációs távolság növelése elegendő nem az izolációs erősség javításához. Ezért a strukturális optimalizációval kell javítani az elektrikus mező egyenletességét is. Az epoxidresin dielektrikus erőssége 22-28 kV/mm között van, tehát optimalizált izolációs tervezéssel csak néhány milliméter izolációs távolság szükséges a fázisok között, ami jelentősen csökkenti a termék méretét.

2 Középhatású szilárdizolt RMU-k szerkezeti tervezése

Minden vezető komponens – mint például a vakuum-interruptorok, a kapcsolók és a földelő kapcsolók – egy formba kerül, ahol automatikus nyomáson működő gelációs (APG) folyamat révén integráltan lefestik nagy teljesítményű epoxidresinnel. Az ívkioltó médium a vakuum, míg az izolációt a nagy teljesítményű epoxidresin biztosítja. A szekrény moduláris tervezésre épül, ami standardizált nagy léptékű gyártást tesz lehetővé. Minden szektor metállemezeken keresztül van elválasztva, hogy megakadályozzák az ív terjedését, és korlátozzák a potenciális hibákat a különböző modulokon belül.

Integrált buszbár- és kontaktkapcsolók tervezése. A fő buszbár szegmensekre bontott, izolált zárt buszbárakkal van ellátva, amelyek teleszkópos integrált buszbárkapcsolókkal vannak összekötve, egyszerűsítve a helyszíni telepítést és beüzemelést. Az ajtóstruktúra olyan, hogy kitérjen a belső ívaknak, és lehetővé tegye a három pozíció (bezárás, kinyitás, földelés) műveleteinek végrehajtását bezárva. A kapcsoló állapotának megfigyelése könnyen megoldható a megfigyelőablakok segítségével, garantálva a biztonságos és megbízható működést.

3 Középhatású szilárdizolt RMU-k előnyei és típuspróbák elemzése
3.1 Fő előnyök

• A nagy teljesítményű epoxidresin megbízható izolációs teljesítményt és alacsony részleges lefelengést (≤5 pC) biztosít.

• A teljesen izolált és zárt szerkezet nincs kitett élő része, ezért por- és szennyezésvédett. Nem korlátozódik környezeti feltételekkel, alkalmas magas/alsó hőmérsékletre, magasságvárosokra, robbanásvédett területekre és szennyezett régiókra. Megoldja a SF₆ gáz nyomás-változás problémáját magas hőmérsékleten és a gáz folyékonyodásának problémáját alacsony hőmérsékleten. Például a Fuzhou, egy part menti magas só-fészke tartalmú régió, jelentős hasznot szerez a termék sófészke-ellenállásából.

• Nem használ SF₆ gázt, nem adható ki káros gáz, tehát környezetbarát termék. Nincs lecsapódási kockázata, nincs szükség rendszeres karbantartásra, tehát karbantartásvégtelen. Javított robbanásvédettség biztosítja a veszélyes helyszínekhez való alkalmazhatóságát. A teljesen izolált háromfázis-szerkezet megakadályozza a fázis közti rövidzáratot, biztosítva a biztonságot és megbízhatóságot.

• A berendezés csak 30%-a az általános levegőizolt RMU-k által igénybe vett térnek, tehát ultra-kompakt termék.

3.2 Típuspróbák elemzése

A fenti előnyök figyelembevételével megfelelő típuspróbákat végeztek, beleértve az izolációs ellenállás vizsgálatokat (42 kV/48 kV), a részleges felhalmozódás méréseit (≤5 pC), a magas/alsó hőmérséklet vizsgálatokat (+80 °C / -45 °C), a kondenzációs vizsgálatokat (Szennyezési Szint II), és a belső ív vizsgálatokat (0,5 s). A vizsgálati eredmények teljesen megfelelnek a paramétereknek, hatékonyan megerősítve a termék kimondott előnyeit.

Ezen felül, más országos szabványok által előírt típuspróbákat is elvégeztek: hőmérséklet-emelkedés vizsgálat, főkör ellenállás mérése, nominált csúcserősség és rövid idejű ellenállás vizsgálat, nominált rövidzáras behallgatási és szakítási képesség vizsgálat, elektromos és mechanikai ellenállás, fázis közti földelés melletti hibavizsgálat, nominált aktív terhelési áram behallgatási vizsgálat, és nominált kapacitív áram behallgatási vizsgálat. Minden vizsgálati eredmény megfelel az országos szabványok követelményeinek.

A Kínai Állami Hálózat Vállalat több találkozót tartott a középhatású szilárdizolt RMU-k típuspróbáinak és paramétereinek megbeszélése céljából, részletes vitákat folytatva arról, hogy a részleges felhalmozódás korlátja ≤5 pC vagy ≤20 pC legyen-e. Úgy vélik, hogy az országos szabványok által előírt típuspróbák alapvetőek és elvégzendőek; továbbá a termék előnyeinek ellenőrzésére szolgáló további vizsgálatok is szükségesek; továbbá speciális vizsgálatok, mint például rezgések és súlyos időjárási körülmények vizsgálata, a tényleges működési környezetre kell alapozni. A paraméterek tekintetében, bár a Kínai Állami Hálózat csak alapvető követelményeket állapít meg, a gyártók megfelelően javíthatják a specifikációkat a termék teljesítményének megfelelően – például, a részleges felhalmozódás korlátjának növelését ≤5 pC-re, és a magas/alsó hőmérséklet vizsgálat hőmérsékleti tartományának kiterjesztését.

4 Összefoglalás

A szilárd izoláció jelentős előnyökkel bír a gáz- és levegőizolációhoz képest: megbízható izolációs teljesítmény, nincs káros gáz kiadása, környezetbarát, nincs lecsapódási probléma. A szilárd izolációs technológia alkalmazása jelentősen javította a középhatású RMU-k miniaturizációját és környezeti alkalmazhatóságát, lehetővé téve széles körű alkalmazást magas/alsó hőmérsékleten, magasságvárosokban, robbanásvédett területeken és szennyezett régiókban. Mindezek az előnyök teljesen megerősültek a típusvizsgálatokon keresztül.