중간전압 고체절연 RMU: 에폭시 수지 절연 및 구조 설계 설명

1 절연재료 및 설계

중압 고체절연 링 메인 유닛(RMU)의 비용 통계에 따르면, 절연 구조는 총 비용의 40% 이상을 차지합니다. 따라서 적절한 절연 재료를 선택하고 합리적인 절연 구조를 설계하며 올바른 절연 방법을 결정하는 것은 중압 RMU의 가치에 매우 중요합니다. 1930년 첫 에폭시 수지를 합성한 이후로, 다양한 첨가제가 지속적으로 개발되어 그 특성을 개선해왔습니다.

에폭시 수지는 높은 절연 강도, 높은 기계적 강도, 주조 및 경화 과정에서 최소한의 부피 변화, 그리고 가공 용이성으로 알려져 있습니다. 따라서 중압 RMU의 주요 절연 재료로 선택되었습니다. 경화제, 인성제, 가소제, 충전재, 색소 등을 혼합하여 고성능 에폭시 수지를 형성합니다. 이로써 열 저항, 열팽창, 열 전도성이 향상되고, 장기 전압과 단기 과전압 조건에서도 난연성과 신뢰할 수 있는 절연 성능을 제공합니다.

RMU에서 일반적인 절연 구조는 불균일한 전기장을 생성하기 쉽습니다. 이러한 전기장에서는 단순히 절연 거리를 늘리는 것만으로는 절연 강도를 개선하기 어렵습니다. 따라서 구조 최적화를 통해 전기장의 균일성을 개선해야 합니다. 에폭시 수지의 절연 강도는 22kV/mm부터 28kV/mm까지이며, 최적화된 절연 설계를 통해 상 간격이 몇 밀리미터만 있어도 되므로 제품 크기를 크게 줄일 수 있습니다.

2 중압 고체절연 RMU의 구조 설계

진공 차단기, 분리 스위치, 접지 스위치와 같은 모든 도전부품은 고성능 에폭시 수지를 사용하여 자동 압력 겔화(APG) 공정을 통해 일체형 주조됩니다. 소멸 매체는 진공이며, 절연은 고성능 에폭시 수지로 제공됩니다. 캐비닛은 모듈식 설계를 채택하여 표준화된 대량 생산을 용이하게 하며, 각 구획은 금속 파티션으로 분리되어 아크 확산을 방지하고, 잠재적인 결함을 개별 모듈 내에 국한시킵니다.

통합 버스바와 접촉 커넥터가 설계되었습니다. 주 버스바는 분할된 절연 밀폐 버스바로 구성되며, 원심식 통합 버스바 커넥터를 통해 연결되어 현장 설치 및 시운전을 단순화합니다. 문 구조는 내부 아크를 견딜 수 있으며, 문을 닫은 상태에서 폐쇄, 개방, 접지의 세 가지 위치 작동이 가능합니다. 관찰 창을 통해 스위치 위치 상태를 쉽게 확인할 수 있어 안전하고 신뢰할 수 있는 작동이 보장됩니다.

3 중압 고체절연 RMU의 장점 및 형식 시험 분석
3.1 주요 장점

• 고성능 에폭시 수지는 신뢰할 수 있는 절연 성능과 낮은 부분 방전(≤5 pC)을 보장합니다.

• 완전 절연 및 밀폐 구조로 노출된 실시간 부품이 없어 먼지와 오염에 영향을 받지 않습니다. 환경 조건에 제한받지 않으며, 고온/저온, 고원, 폭발 방지 지역, 오염 지역 등에 적합합니다. 또한, 고온에서 SF₆ 가스 압력 변화와 저온에서 가스의 액화 문제를 해결합니다. 예를 들어, 해안 고염무 지역인 후저우에서는 제품의 염무 저항성이 큰 이점을 제공합니다.

• SF₆ 가스를 사용하지 않아 유해 가스 배출이 없으며, 환경 친화적인 제품입니다. 누출 위험이 없으므로 정기적인 유지보수가 필요 없습니다. 강화된 폭발 방지 설계로 위험 지역에도 적합합니다. 완전 절연 3상 구조는 상간 단락을 방지하여 안전성과 신뢰성을 보장합니다.

• 설비는 일반 공기 절연 RMU에 필요한 공간의 30%만 차지하여 초소형 제품입니다.

3.2 형식 시험 분석

위의 장점에 따라 해당하는 형식 시험을 수행하였으며, 절연 내압 시험(42 kV/48 kV), 부분 방전 측정(≤5 pC), 고/저온 시험(+80 °C / -45 °C), 응결 시험(오염 수준 II), 내부 아크 시험(0.5 s) 등을 포함합니다. 시험 결과, 모든 매개변수 요구사항을 충족하여 제품의 선언된 장점을 효과적으로 검증하였습니다.

또한, 국가 표준에서 요구하는 다른 형식 시험도 완료되었습니다: 온도 상승 시험, 주 회로 저항 측정, 정격 피크 및 단시간 내압 시험, 정격 단락 제작 및 단락 차단 용량 시험, 전기 내구성, 기계 내구성, 상간 접지 고장 시험, 정격 유효 부하 전류 스위칭 시험, 정격 용량 전류 스위칭 시험. 모든 시험 결과는 국가 표준 요구사항을 충족하였습니다.

중국 국가전력공사는 중압 고체절연 RMU의 형식 시험 항목과 매개변수 요구사항에 대해 여러 회의를 개최하고, 부분 방전 한도가 ≤5 pC 또는 ≤20 pC여야 하는지 등의 특정 세부 사항에 대해 심도 있는 논의를 진행하였습니다.我们认为国家标准规定的型式试验是必要的，必须进行；验证产品优势的附加测试也是必要的；此外，应根据实际运行环境选择振动和恶劣气候条件等特殊测试。关于参数，虽然国家电网仅设定了基本要求，但制造商可以根据产品性能适当提高规格，例如将局部放电限值提高到≤5 pC，并扩展高低温测试的温度范围。

4 결론

고체 절연은 기체와 공기 절연보다 다음과 같은 많은 장점을 가지고 있습니다: 신뢰할 수 있는 절연 성능, 유해 가스 배출 없음, 환경 친화적, 누출 문제 없음. 고체 절연 기술의 적용은 중압 RMU의 소형화와 환경 적응성을 크게 향상시키며, 고온/저온, 고원, 폭발 방지 지역, 오염 지역 등에서 넓게 적용될 수 있습니다. 이러한 모든 장점은 형식 시험을 통해 완전히 검증되었습니다.