Medelspänningssäkra RMU:er: Förklaring av epoxihartsisolering och strukturell design

1 Isoleringmaterial och design

Baserat på kostnadsstatistik för medelspännings fasta-isolerade ringhuvuden (RMUs) utgör isoleringsstrukturen mer än 40 % av den totala kostnaden. Därför är det viktigt att välja lämpliga isoleringsmaterial, designa rationella isoleringsstrukturer och fastställa rätt isoleringsmetod för att säkerställa värdet av medelspännings RMUs. Sedan den första syntesen av epoxidhärda i 1930 har olika tillsatser kontinuerligt utforskat för att förbättra dess egenskaper.

Epoxidhärda är kända för sin höga dielektriska styrka, höga mekaniska styrka, minimal volymförändring under gjutning och härdning, samt lätthet att bearbeta. Därför väljs det som huvudisoleringmaterial för medelspännings RMUs. Genom att inkludera härdmedel, förstärkningsmedel, plastificeringsmedel, fyllningsämnen och färgämnen bildas en högpresterande epoxidhärda. Dess termisk motstånd, termisk expansion och termisk ledning har förbättrats, vilket ger brandmotstånd och tillförlitlig isoleringsprestanda under långsiktig spänning och kortvarig överspänning.

I RMUs skapar konventionella isoleringsstrukturer ofta ojämna elektriska fält. I sådana fält räcker det inte att enkelt öka isoleringsavståndet för att förbättra isoleringsstyrkan. Därför måste även elektriska fälts jämnhet förbättras genom struktoptimering. Dielektriska styrkan hos epoxidhärda varierar mellan 22 och 28 kV/mm, vilket innebär att med optimerad isoleringsdesign krävs bara några millimeter av isoleringsavstånd mellan faserna, vilket drastiskt minskar produkten i storlek.

2 Strukturdesign av medelspännings fasta-isolerade RMUs

Alla ledande komponenter – såsom vakuumavbrytare, kopplingsswitchar och jordningsswitchar – placeras i en form och gjuts integralt med högpresterande epoxidhärda via APG-processen (Automatisk Tryckgelering). Bågningsmediet är vakuum, medan isoleringen ges av den högpresterande epoxidhärda. Kabinettet använder en modulär design, vilket underlättar standardiserad massproduktion. Varje avdelning är åtskild med metallpartitioner för att förhindra bågnings spridning, vilket begränsar potentiella fel till enskilda moduler.

Integrerade busbar och kontaktkopplingar är utformade. Huvudbusbar består av segmenterade, isolerade inneslutna busbar anslutna via utdragbara integrerade busbar kopplingar, vilket förenklar installation och inrättning på plats. Dörrstrukturen är utformad för att motstå intern bågnings och tillåter tre-positioner operationer (stängning, öppning och jordning) med stängd dörr. Switch position status kan enkelt observeras genom inspekteringsfönster, vilket garanterar säker och tillförlitlig drift.

3 Fördelar och typprovning av medelspännings fasta-isolerade RMUs
3.1 Huvudfördelar

• Högpresterande epoxidhärda säkerställer tillförlitlig isoleringsprestanda och låg partiell avlossning (≤5 pC).

• Den fullständigt isolerade och täta strukturen har inga exponerade levande delar, vilket gör den immunt mot damm och föroreningar. Den begränsas inte av miljöförhållanden och är lämplig för både höga/lägre temperaturer, högplatåer, explosionskydda områden och förorenade regioner. Det löser problem relaterade till SF₆ gas trycksvariationer vid höga temperaturer och gasens vätskabilisering vid låga temperaturer. Till exempel, Fuzhou, belägen i ett kustnära område med hög saltfukt, gynnas betydligt av produktens motstånd mot saltfukt.

• Ingen SF₆ gas används; ingen skadlig gas frisläpps, vilket gör det till ett miljövänligt produkt. Det finns inget risk för läckage, vilket eliminerar behovet av regelbunden underhåll – vilket gör det underhållsfritt. Förbättrad explosionskyddande design säkerställer lämplighet för farliga platser. Den fullständigt isolerade trefasstruktur förhindrar fas-till-fas kortslutningar, vilket säkerställer säkerhet och tillförlitlighet.

• Utrustningen upptar endast 30 % av ytan som krävs av konventionella luftisolering RMUs, vilket gör det till ett ultrakompakt produkt.

3.2 Typprovning analys

I linje med de ovan nämnda fördelarna genomfördes motsvarande typprov, inklusive isoleringsuthållighetsprov (42 kV/48 kV), partiell avlossningsmätning (≤5 pC), hög/lägre temperaturprov (+80 °C / -45 °C), kondensationstest (Förorening Nivå II) och interna bågningsprov (0,5 s). Provresultaten bekräftar fullständig överensstämmelse med parameterns krav, vilket effektivt validerar produktens angivna fördelar.

Utöver detta slutfördes andra typprov som krävs av nationella standarder: temperaturhöjningsprov, huvudkrets resistansmätning, nominell topp- och korttidshållfasthet prov, nominell kortslutningskapacitet prov, elektrisk uthållighet, mekanisk uthållighet, felprov under fas-till-fas jordning, nominell aktiv lastström svängning prov, och nominell kapacitiv lastström svängning prov. Alla provresultat uppfyller nationella standardkrav.

State Grid Corporation of China har hållit flera möten för att diskutera typprovningsobjekt och parameterkrav för medelspännings fasta-isolerade RMUs, med djupgående diskussioner om specifika detaljer såsom om partiell avlossningsgräns ska vara ≤5 pC eller ≤20 pC. Vi tror att typproven som krävs av nationella standarder är nödvändiga och måste utföras; ytterligare prov som utförs för att verifiera produktfördelar är också nödvändiga; dessutom bör specialprov som vibrations- och hårda klimatförhållanden testas baserat på den faktiska driftmiljön. Angående parametrar, medan State Grid enbart anger grundläggande krav, kan tillverkare lämpligen förbättra specifikationer enligt produktens prestanda – till exempel höja partiell avlossningsgräns till ≤5 pC och utöka temperaturintervallet för hög/lägre temperaturprov.

4 Slutsats

Fast isolering erbjuder betydande fördelar jämfört med gas- och luftisolering: tillförlitlig isoleringsprestanda, ingen utsläppning av skadliga gaser, miljövänlighet och inga läckageproblem. Användningen av fast isoleringsteknik har enormt förbättrat miniatyriseringen och miljöanpassningen av medelspännings RMUs, vilket möjliggör bred användning i hög/lägre temperaturer, högplatåer, explosionskydda områden och förorenade regioner. Alla dessa fördelar har fullständigt validerats genom typprovning.