Srednje-naponske čvrsto izolovane RMU: Objašnjenje epoksidne smole kao izolatora i konstrukcionog dizajna

1 Izolacioni materijali i dizajn

Na osnovu statistike troškova za srednjepritisne čvrsto izolovane kružne glavne jedinice (RMU), struktura izolacije predstavlja preko 40% ukupnih troškova. Stoga, odabir odgovarajućih izolacionih materijala, projektovanje racionalnih izolacionih struktura i određivanje pravilne metode izolacije su ključni za vrednost srednjepritisnih RMU. Od prvog sinteze epoksi resine 1930. godine, kontinualno se istražuju različiti dodaci kako bi se poboljšale njegove osobine.

Epoksi resina je poznata po visokoj dielektričkoj čvrstoći, visokoj mehaničkoj čvrstoći, minimalnoj promeni zapremine tokom livenja i hrdenja, te lakoći obrade. Stoga se bira kao primarni izolacioni materijal za srednjepritisne RMU. Uključivanjem tvrdila, čvrstoća povećavača, plastifikanata, napuna i boja, formira se visokoperformansna epoksi resina. Njegova toplotna otpornost, toplotno širenje i toplotna provodljivost su poboljšani, što pruža vatroganost i pouzdanu izolacionu performansu pod dugotrajnim naponima i kratkotrajnim prekomernim naponima.

U RMU, konvencionalne izolacione strukture često stvaraju neuniformna električna polja. U takvim poljima, samo povećanje rastojanja izolacije nije dovoljno da se poboljša čvrstoća izolacije. Stoga, uniformnost električnog polja mora biti unapređena kroz optimizaciju strukture. Dielektrična čvrstoća epoksi resine se kreće u opsegu od 22 do 28 kV/mm, što znači da sa optimizovanim dizajnom izolacije, potrebno je samo nekoliko milimetara rastojanja izolacije između faza, što značajno smanjuje veličinu proizvoda.

2 Strukturni dizajn srednjepritisnih čvrsto izolovanih RMU

Sve vodljive komponente – poput vakumskih prepustnika, disjunktera i zemljišta – smještene su u kalup i integralno livene visokoperformansnom epoksi resinom putem procesa Automatskog pritiska geliranja (APG). Sredstvo za gasenje lukove je vakuum, dok izolacija pruža visokoperformansna epoksi resina. Kabinet koristi modularni dizajn, što olakšava standardizovanu masovnu proizvodnju. Svaki odjeljak je odvojen metalnim particijama kako bi se spriječilo širenje luka, time ograničavajući potencijalne greške na pojedinačne module.

Integrirana busbar i kontakt spojnici su dizajnirani. Glavni busbar sastoji se od segmentiranih, izolovanih zaključanih busbara koji su povezani putem teleskopskih integriranih busbar spojnica, čime se pojednostavljuje montaža i komisija na terenu. Struktura vrata dizajnirana je da izdrži interne luke i omogućuje tri pozicije operacija (zatvaranje, otvaranje i zemljište) s zatvorenim vratima. Položaj prekidača može se lako vidjeti kroz prozor za gledanje, što osigurava siguran i pouzdan rad.

3 Prednosti i analiza tip testiranja srednjepritisnih čvrsto izolovanih RMU
3.1 Glavne prednosti

• Visokoperformansna epoksi resina osigurava pouzdanu izolacionu performansu i nisku parcijalnu rasipu (≤5 pC).

• Potpuno izolovana i zapečaćena struktura nema otkrivene vodljive dijelove, što ju čini imunom na prašinu i kontaminaciju. Nije ograničena okruženjem i prikladna je za visoke/niske temperature, planine, eksplozivne zone i onesvaćene regione. Rješava probleme vezane za promjene pritiska SF₆ plina na visokim temperaturama i likvefikaciju plina na niskim temperaturama. Na primjer, Fuzhou, smješten u obalnom području s visokim sadržajem soli, značajno se koristi od otpornosti proizvoda na soljni maglu.

• Ne koristi se SF₆ plin; ne emitira štetne gasove, što ga čini ekološkim proizvodom. Ne postoji rizik od curenja, eliminirajući potrebu za redovitim održavanjem – čineći ga bezodrživim. Unaprijeđeni eksplozivni dizajn osigurava prikladnost za opasna mesta. Potpuno izolovana tri-fazna struktura sprečava kratak spoj između faza, osiguravajući sigurnost i pouzdanost.

• Oprema zauzima samo 30% prostora potrebnog za konvencionalne zračno izolovane RMU, čineći je ultra-kompaktnim proizvodom.

3.2 Analiza tip testiranja

U skladu s navedenim prednostima, provedeni su odgovarajući tip testovi, uključujući testove izdržljivosti izolacije (42 kV/48 kV), mjerenje parcijalne rasipe (≤5 pC), testove visokih/niskih temperatura (+80 °C / -45 °C), testove kondenzacije (Nivo onesvaćenosti II) i interne testove luka (0,5 s). Rezultati testova potvrđuju puno usklađenost sa parametrima, efektivno validirajući navedene prednosti proizvoda.

Dodatno, završeni su drugi tip testovi prema nacionalnim standardima: testovi porasta temperature, mjerenje otpora glavnog kruga, testovi izdržljivosti na vrhunski i kratkotrajni napon, testovi kapaciteta za zatvaranje i otvaranje kratkog spoja, električka izdržljivost, mehanička izdržljivost, testovi grešaka uz fazno-zemljište, testovi prekidanja nominalnog aktivnog opterećenja i testovi prekidanja nominalnog kapacitivnog toka. Svi rezultati testova ispunjavaju zahteve nacionalnih standarda.

Korporacija Državne mreže Kine održala je mnogo sastanaka za raspravu o stavcima i zahtevima za parametre tip testiranja srednjepritisnih čvrsto izolovanih RMU, sa detaljnim raspravama o specifičnim detaljima, poput toga treba li granica parcijalne rasipe biti ≤5 pC ili ≤20 pC. Smatramo da su tip testovi propisani nacionalnim standardima nužni i moraju se izvršiti; dodatni testovi provedeni za verifikaciju prednosti proizvoda su takođe neophodni; dodatno, specijalni testovi, poput vibracije i testova u teškim klimatskim uslovima, trebaju se birati na osnovu stvarnog radnog okruženja. U pogledu parametara, dok Državna mreža postavlja samo osnovne zahteve, proizvođači mogu adekvatno unaprijediti specifikacije prema performansi proizvoda – na primjer, povećavajući granicu parcijalne rasipe na ≤5 pC i proširujući raspon temperature za testove visokih/niskih temperatura.

4 Zaključak

Čvrsta izolacija nudi značajne prednosti u odnosu na plinsku i zračnu izolaciju: pouzdano izolaciono ponašanje, nema emisija štetnih gasova, ekološka prihvatljivost i nema problema s curenjem. Primjena tehnologije čvrste izolacije značajno je unaprijedila miniaturizaciju i adaptabilnost na okruženje srednjepritisnih RMU, omogućavajući široku primjenu u visokim/niskim temperaturama, planinama, eksplozivnim zonama i onesvaćenim regijama. Sve ove prednosti su potpuno validirane kroz tip testiranje.