Peralatan Pengagihan Tenaga Sederhana Berisolasi Padat Tegangan Menengah: Penjelasan tentang Isolasi Resin Epoxy dan Reka Bentuk Struktur

1 Bahan Insulasi dan Reka Bentuk

Berdasarkan statistik kos untuk unit utama berinsulasi pepejal tegangan sederhana (RMUs), struktur insulasi mengambil lebih daripada 40% daripada jumlah kos. Oleh itu, pemilihan bahan insulasi yang sesuai, reka bentuk struktur insulasi yang rasional, dan penentuan kaedah insulasi yang betul adalah penting bagi nilai RMUs tegangan sederhana. Sejak sintesis pertama resin epoksi pada tahun 1930, pelbagai aditif telah terus-menerus dijelajahi untuk meningkatkan sifat-sifatnya.

Resin epoksi terkenal dengan kekuatan dielektrik yang tinggi, kekuatan mekanikal yang tinggi, perubahan isi padu yang minimal semasa tuangan dan penyembuhan, serta mudah dibentuk. Oleh itu, ia dipilih sebagai bahan insulasi utama untuk RMUs tegangan sederhana. Dengan menambah pengeras, penguat, plastisizer, pengisi, dan pewarna, resin epoksi berprestasi tinggi terbentuk. Ketahanan panas, pengembangan termal, dan konduktiviti termalnya telah ditingkatkan, menyediakan ketahanan api dan prestasi insulasi yang boleh dipercayai dalam keadaan voltan jangka panjang dan overvoltan jangka pendek.

Dalam RMUs, struktur insulasi konvensional sering mencipta medan elektrik yang tidak seragam. Dalam medan tersebut, hanya meningkatkan jarak insulasi tidak cukup untuk meningkatkan kekuatan insulasi. Oleh itu, keseragaman medan elektrik juga harus ditingkatkan melalui optimisasi struktur. Kekuatan dielektrik resin epoksi berkisar antara 22 hingga 28 kV/mm, bermaksud bahawa dengan reka bentuk insulasi yang dioptimumkan, hanya beberapa milimeter jarak insulasi diperlukan antara fasa, secara signifikan mengurangkan saiz produk.

2 Reka Bentuk Struktur RMUs Berinsulasi Pepejal Tegangan Sederhana

Semua komponen konduktif seperti pemutus vakum, sakelar pemisah, dan sakelar grounding dimasukkan ke dalam cetakan dan dicetak secara integral menggunakan resin epoksi berprestasi tinggi melalui proses Automatic Pressure Gelation (APG). Medium pemadam busur adalah vakum, sementara insulasi disediakan oleh resin epoksi berprestasi tinggi. Kabinet mengadaptasi reka bentuk modul, memudahkan produksi massal yang standard. Setiap ruang dipisahkan oleh pembatas logam untuk mencegah penyebaran busur, dengan demikian membatasi potensi kesalahan dalam modul individu.

Konektor busbar dan kontak terintegrasi direka. Busbar utama terdiri dari busbar tertutup insulasi yang tersegmentasi, terhubung melalui konektor busbar terintegrasi teleskopik, mempermudah pemasangan dan komisioning di tempat. Struktur pintu direka untuk menahan busur internal dan membolehkan operasi tiga posisi (menutup, membuka, dan grounding) dengan pintu tertutup. Status posisi sakelar dapat dengan mudah diamati melalui jendela pandang, memastikan operasi yang aman dan boleh dipercayai.

3 Kelebihan dan Analisis Ujian Jenis RMUs Berinsulasi Pepejal Tegangan Sederhana
3.1 Kelebihan Utama

• Resin epoksi berprestasi tinggi memastikan prestasi insulasi yang boleh dipercayai dan pelepasan separa yang rendah (≤5 pC).

• Struktur sepenuhnya berinsulasi dan tertutup tidak memiliki bahagian hidup yang terdedah, menjadikannya kebal terhadap debu dan pencemaran. Ia tidak terbatas oleh keadaan persekitaran dan sesuai untuk suhu tinggi/rendah, dataran tinggi, kawasan anti-ledakan, dan kawasan yang tercemar. Ia menyelesaikan masalah berkaitan perubahan tekanan gas SF₆ pada suhu tinggi dan likuefaksi gas pada suhu rendah. Contohnya, Fuzhou, yang terletak di kawasan tepi pantai dengan kabut garam tinggi, mendapat manfaat signifikan dari ketahanan produk terhadap kabut garam.

• Tidak menggunakan gas SF₆; tidak mengeluarkan gas berbahaya, menjadikannya produk yang ramah alam. Tiada risiko kebocoran, menghilangkan keperluan untuk pemeliharaan berkala—membuatnya bebas pemeliharaan. Reka bentuk anti-ledakan yang ditingkatkan memastikan kesesuaiannya untuk lokasi berbahaya. Struktur tiga fasa sepenuhnya berinsulasi mencegah hubungan singkat antara fasa, memastikan keselamatan dan kebolehpercayaan.

• Peralatan ini hanya mengambil 30% ruang yang diperlukan oleh RMUs berinsulasi udara konvensional, menjadikannya produk yang sangat ringkas.

3.2 Analisis Ujian Jenis

Berdasarkan kelebihan di atas, ujian jenis yang sesuai telah dilakukan, termasuk ujian tahanan voltan insulasi (42 kV/48 kV), pengukuran pelepasan separa (≤5 pC), ujian suhu tinggi/rendah (+80 °C / -45 °C), ujian kondensasi (Tahap Pencemaran II), dan ujian busur internal (0,5 s). Hasil ujian mengesahkan kepatuhan penuh terhadap keperluan parameter, secara efektif memvalidasi kelebihan produk yang dinyatakan.

Selain itu, ujian jenis lain yang diperlukan oleh piawaian nasional telah diselesaikan: ujian kenaikan suhu, pengukuran rintangan litar utama, ujian tahanan arus puncak dan jangka pendek yang ditetapkan, ujian kapasiti pemutusan dan pembuatan short-circuit yang ditetapkan, ketahanan elektrik, ketahanan mekanikal, ujian kesalahan di bawah grounding antara fasa, ujian pemindahan arus beban aktif yang ditetapkan, dan ujian pemindahan arus kapasitif yang ditetapkan. Semua hasil ujian memenuhi keperluan piawaian nasional.

Syarikat Negara Grid China telah mengadakan beberapa mesyuarat untuk membincangkan item ujian jenis dan keperluan parameter untuk RMUs berinsulasi pepejal tegangan sederhana, dengan perbincangan mendalam tentang detail spesifik seperti sama ada had pelepasan separa seharusnya ≤5 pC atau ≤20 pC. Kami percaya bahawa ujian jenis yang diperlukan oleh piawaian nasional adalah penting dan harus dilakukan; ujian tambahan yang dilakukan untuk mengesahkan kelebihan produk juga perlu; selain itu, ujian khusus seperti getaran dan ujian keadaan iklim yang keras harus dipilih berdasarkan persekitaran operasi yang sebenar. Mengenai parameter, walaupun Syarikat Negara hanya menetapkan keperluan asas, pengeluar boleh meningkatkan spesifikasi secara sesuai mengikut prestasi produk—contohnya, meningkatkan had pelepasan separa menjadi ≤5 pC dan memperluaskan julat suhu untuk ujian suhu tinggi/rendah.

4 Kesimpulan

Insulasi pepejal menawarkan kelebihan yang signifikan berbanding insulasi gas dan udara: prestasi insulasi yang boleh dipercayai, tiada pelepasan gas berbahaya, ramah alam, dan tiada isu kebocoran. Penggunaan teknologi insulasi pepejal telah sangat meningkatkan miniaturisasi dan adaptabilitas persekitaran RMUs tegangan sederhana, membolehkan aplikasi luas dalam suhu tinggi/rendah, dataran tinggi, kawasan anti-ledakan, dan kawasan yang tercemar. Semua kelebihan ini telah sepenuhnya divalidasi melalui ujian jenis.