Średnie-napięciowe RMU z stałym izolatorem: Wyjaśnienie izolacji żywicą epoksydową i konstrukcji

1 Materiały i projektowanie izolacji

Na podstawie statystyk kosztów dla średniego napięcia solidnych złączników pierścieniowych (RMU), struktura izolacyjna stanowi ponad 40% całkowitego kosztu. Dlatego wybór odpowiednich materiałów izolacyjnych, projektowanie racjonalnej struktury izolacyjnej oraz określenie prawidłowej metody izolacji są kluczowe dla wartości RMU średniego napięcia. Od pierwszego syntezy żywicy epoksydowej w 1930 roku ciągle eksplorowane są różne dodatki, aby poprawić jej właściwości.

Żywica epoksydowa jest znana z wysokiej siły dielektrycznej, wysokiej wytrzymałości mechanicznej, minimalnej zmiany objętości podczas lepienia i twardnienia oraz łatwego obróbki. Dlatego została wybrana jako główny materiał izolacyjny dla RMU średniego napięcia. Poprzez dodanie utwardzaczy, wzmacniaczy, plastycyzatorów, napełniaczy i barwników powstaje wysokowydajna żywica epoksydowa. Jej odporność na temperaturę, rozszerzalność termiczna i przewodność ciepła zostały usprawnione, zapewniając oporność na pożary i niezawodną wydajność izolacyjną w warunkach długotrwałego napięcia i krótkotrwałego przeciążenia napięciowego.

W RMU tradycyjne struktury izolacyjne często tworzą niejednorodne pola elektryczne. W takich polach proste zwiększenie odległości izolacyjnej nie wystarcza do poprawy siły izolacji. Dlatego należy również poprawić jednorodność pola elektrycznego poprzez optymalizację strukturalną. Siła dielektryczna żywicy epoksydowej wynosi od 22 do 28 kV/mm, co oznacza, że przy zoptymalizowanym projekcie izolacyjnym wymagana jest tylko kilku milimetrów odległość izolacyjna między fazami, znacznie redukując rozmiar produktu.

2 Projekt strukturalny RMU średniego napięcia z solidną izolacją

Wszystkie elementy przewodzące, takie jak przerzutniki próżniowe, przełączniki odłączeniowe i przełączniki ziemne, są umieszczane w formie i całkowicie lepią się za pomocą wysokowydajnej żywicy epoksydowej w procesie automatycznego lepienia pod ciśnieniem (APG). Środkiem gaśniczym jest próżnia, a izolacja jest zapewniana przez wysokowydajną żywicę epoksydową. Szafa ma modułowy projekt, ułatwiający standardową produkcję masową. Każda komora jest oddzielona metalowymi przegrodami, aby zapobiec rozprzestrzenianiu się łuku, ograniczając potencjalne awarie do poszczególnych modułów.

Zostały zaprojektowane całościowe busbary i konektory kontaktowe. Główny busbar składa się z segmentowanych, izolowanych zamkniętych busbarów połączonych za pomocą teleskopowych całościowych konektorów busbarów, upraszczając montaż i uruchomienie na miejscu. Struktura drzwi jest zaprojektowana, aby wytrzymać wewnętrzne łuki i umożliwia trójpoziomowe operacje (zamknięcie, otwarcie i ziemienie) z zamkniętymi drzwiami. Stan pozycji przełącznika można łatwo obserwować przez okna obserwacyjne, zapewniając bezpieczne i niezawodne działanie.

3 Zalety i analiza testów typowych RMU średniego napięcia z solidną izolacją
3.1 Główne zalety

• Wysokowydajna żywica epoksydowa zapewnia niezawodną wydajność izolacyjną i niskie częściowe rozładowania (≤5 pC).

• Całkowicie izolowana i szczelna struktura nie ma odsłoniętych części pod napięciem, dzięki czemu jest odporna na kurz i zanieczyszczenia. Nie jest ograniczona przez warunki środowiskowe i nadaje się do wysokich/niskich temperatur, płaskowyżów, obszarów wybuchobezpiecznych i zanieczyszczonych regionów. Rozwiązuje problemy związane ze zmianami ciśnienia gazu SF₆ w wysokich temperaturach i zastyganiem gazu w niskich temperaturach. Na przykład, Fuzhou, znajdujące się w przybrzeżnej strefie wysokiej zawartości soli, korzysta znacząco z odporności produktu na sól.

• Nie używa gazu SF₆; nie emituje szkodliwych gazów, co czyni go produktem ekologicznym. Nie ma ryzyka wycieku, eliminując konieczność regularnej konserwacji - jest wolny od konserwacji. Usprawniony projekt wybuchobezpieczny zapewnia nadanie się do niebezpiecznych lokalizacji. Całkowicie izolowana trójfazowa struktura zapobiega krótkim zwarciom między fazami, zapewniając bezpieczeństwo i niezawodność.

• Urządzenie zajmuje tylko 30% przestrzeni potrzebnej dla tradycyjnych RMU z powietrzaną izolacją, co czyni go ultrakompaktowym produktem.

3.2 Analiza testów typowych

Zgodnie z powyższymi zaletami przeprowadzono odpowiednie testy typowe, w tym testy wytrzymałości izolacji (42 kV/48 kV), pomiary częściowych rozładowań (≤5 pC), testy wysokich/niskich temperatur (+80 °C / -45 °C), testy kondensacji (Poziom Zanieczyszczenia II) i testy wewnętrznego łuku (0,5 s). Wyniki testów potwierdzają pełne zgodność z wymaganiami parametrycznymi, skutecznie walidując deklarowane zalety produktu.

Dodatkowo, wykonano inne testy typowe wymagane przez normy narodowe: testy wzrostu temperatury, pomiary oporu głównego obwodu, testy wytrzymałości szczytowej i krótkotrwałej, testy zdolności do rozłączania i łączenia przy zwarciu krótkim, wytrzymałość elektryczna, wytrzymałość mechaniczna, testy awarii przy zwarciu między fazami, testy przełączania obciążeń aktywnych i testy przełączania prądów pojemnościowych. Wszystkie wyniki testów spełniają wymagania norm narodowych.

State Grid Corporation of China zorganizowała wiele spotkań, aby omówić elementy testów typowych i wymagania parametryczne dla RMU średniego napięcia z solidną izolacją, prowadząc szczegółowe dyskusje na temat takich szczegółów, jak czy limit częściowych rozładowań powinien wynosić ≤5 pC czy ≤20 pC. Uważamy, że testy typowe wymagane przez normy narodowe są niezbędne i muszą być wykonane; dodatkowe testy przeprowadzone w celu zweryfikowania zalet produktu są również konieczne; ponadto specjalne testy, takie jak wibracje i testy w surowych warunkach klimatycznych, powinny być wybierane w zależności od rzeczywistego środowiska pracy. W przypadku parametrów, State Grid ustala tylko podstawowe wymagania, a producenci mogą odpowiednio usprawnić specyfikacje w zależności od wydajności produktu - na przykład podwyższyć limit częściowych rozładowań do ≤5 pC i rozszerzyć zakres temperatur dla testów wysokich/niskich temperatur.

4 Podsumowanie

Solidna izolacja oferuje istotne zalety w porównaniu z gazową i powietrzaną izolacją: niezawodną wydajność izolacyjną, brak emisji szkodliwych gazów, ekologiczność i brak problemów z wyciekami. Zastosowanie technologii solidnej izolacji znacznie zwiększyło miniaturyzację i adaptację do środowiska RMU średniego napięcia, umożliwiając szerokie zastosowanie w wysokich/niskich temperaturach, płaskowyżach, obszarach wybuchobezpiecznych i zanieczyszczonych regionach. Wszystkie te zalety zostały w pełni zweryfikowane przez testy typowe.