Середньовольтні стійкозаизоловані РМУ: пояснення епоксидної смоли ізоляції та конструктивного проектування

1 Матеріали та конструкція ізоляції

Згідно з вартісними показниками для середньовольтових кільцевих головних єдиниць (RMU) з твердою ізоляцією, конструкція ізоляції становить більше 40% загальної вартості. Тому вибір правильних матеріалів для ізоляції, розумне проектування конструкцій ізоляції та визначення правильного методу ізоляції є ключовими для цінності середньовольтових RMU. З моменту першої синтеза епоксидної смоли у 1930 році, безперервно досліджуються різні добавки для покращення її властивостей.

Епоксидна смола відома своєю високою діелектричною міцністю, високою механічною міцністю, мінімальним об'ємним змінам під час лиття та полімеризації, а також легкістю обробки. Тому вона вибрана як основний матеріал для ізоляції середньовольтових RMU. За допомогою добавок, таких як отвердители, модифікатори, пластикатори, наповнювачі та фарбувальники, формується високопродуктивна епоксидна смола. Її термостійкість, термічний розширення та теплопровідність були підвищені, забезпечуючи пожежостійкість та надійну ізоляційну продуктивність при довготривалому напругу та короткочасному перевищенні напруги.

У RMU традиційні конструкції ізоляції часто створюють нерівномірні електричні поля. У таких полях просте збільшення відстані ізоляції недостатньо для покращення міцності ізоляції. Тому необхідно також покращити рівномірність електричного поля за допомогою оптимізації конструкції. Діелектрична міцність епоксидної смоли становить від 22 до 28 кВ/мм, що означає, що при оптимізованому проектуванні ізоляції потрібна лише декілька міліметрів відстані ізоляції між фазами, значно зменшуючи розмір продукту.

2 Конструктивне проектування середньовольтових RMU з твердою ізоляцією

Усі провідні компоненти, такі як вакуумні преривачі, вимикачі та заземлювачі, розміщуються у формі та злиті за допомогою високопродуктивної епоксидної смоли за процесом автоматичного гелеобразування (APG). Средство гасіння дуги — вакуум, а ізоляція забезпечується високопродуктивною епоксидною смолою. Шафа має модульний дизайн, що сприяє стандартизованому масовому виробництву. Кожен відділ розділяється металевими перегородками, щоб запобігти поширенню дуги, таким чином обмежуючи потенційні аварії всередині окремих модулів.

Проектовані інтегровані шини та контактні з'єднання. Головна шина складається з відрізаних, ізольованих закритих шин, з'єднаних через телескопічні інтегровані з'єднання шин, що спрощує монтаж та налаштування на місці. Конструкція дверей розроблена для витримання внутрішньої дуги та дозволяє трьохпозиційні операції (замикання, відкриття та заземлення) з закритими дверима. Стан положення вимикача можна легко спостерігати через виглядні вікна, забезпечуючи безпечну та надійну роботу.

3 Переваги та аналіз типових випробувань середньовольтових RMU з твердою ізоляцією
3.1 Основні переваги

• Високопродуктивна епоксидна смола забезпечує надійну ізоляційну продуктивність та низький рівень часткових розрядів (≤5 пК).

• Повністю ізольована та герметична конструкція не має відкритих живих частин, що робить її невразливою до пилу та забруднення. Вона не обмежена екологічними умовами і підходить для високих/низьких температур, високогір'я, взрывобезопасных областей та забруднених регіонів. Вона вирішує проблеми, пов'язані з змінами тиску газу SF₆ при високих температурах та конденсацією газу при низьких температурах. Наприклад, Фучжоу, розташований в прибережній зоні з високим рівнем солоного туману, значно вигадає від солоного туману продукту.

• Не використовується газ SF₆; не виділяються шкідливі гази, що робить його екологічно чистим продуктом. Відсутність ризику витоку, що усуває потребу у регулярному обслуговуванні, робить його безсервісним. Покращений взрывобезопасный дизайн забезпечує придатність для небезпечних місць. Повністю ізольована трифазна конструкція запобігає міжфазним коротким замиканням, забезпечуючи безпеку та надійність.

• Обладнання займає лише 30% простору, необхідного для традиційних RMU з повітряною ізоляцією, що робить його ультракомпактним продуктом.

3.2 Аналіз типових випробувань

Відповідно до вищезазначених переваг, були проведені відповідні типові випробування, включаючи випробування на стійкість ізоляції (42 кВ/48 кВ), вимірювання часткових розрядів (≤5 пК), випробування на високі/низькі температури (+80 °C / -45 °C), випробування на конденсацію (Рівень забруднення II) та внутрішні випробування на дугу (0,5 с). Результати випробувань підтвердили повну відповідність параметрам, ефективно підтверджуючи заявлені переваги продукту.

Додатково були завершені інші типові випробування, вимагані національними стандартами: випробування на нагрівання, вимірювання опору головної кола, випробування на стійкість до пікового та короткочасного струму, випробування на здатність до включення та відключення короткого замикання, електрична та механічна стійкість, випробування на аварійні ситуації при міжфазному заземленні, випробування на переключення номінального активного струму та випробування на переключення номінального ємнісного струму. Усі результати випробувань відповідають національним стандартам.

Корпорація «State Grid» Китаю провела багато засідань для обговорення предметів та параметрів типових випробувань для середньовольтових RMU з твердою ізоляцією, з глибокими обговореннями конкретних деталей, таких як чи повинен бути ліміт часткових розрядів ≤5 пК чи ≤20 пК. Ми віримо, що типові випробування, вимагані національними стандартами, є важливими і повинні бути проведені; додаткові випробування, проведені для підтвердження переваг продукту, також необхідні; крім того, спеціальні випробування, такі як вібрація та випробування у складних кліматичних умовах, повинні бути вибрані залежно від реального середовища експлуатації. Щодо параметрів, хоча «State Grid» встановлює лише базові вимоги, виробники можуть відповідно підвищити специфікації відповідно до продуктивності продукту, наприклад, підвищити ліміт часткових розрядів до ≤5 пК та розширити діапазон температур для випробувань на високі/низькі температури.

4 Висновок

Тверда ізоляція має значні переваги перед газовою та повітряною ізоляцією: надійна ізоляційна продуктивність, відсутність виділення шкідливих газів, екологічність та відсутність проблем з витоком. Застосування технології твердої ізоляції значно підвищило мініатюрізацію та адаптивність до середовища середньовольтових RMU, дозволяючи їх широке застосування в умовах високих/низьких температур, високогір'я, взрывобезопасных областей та забруднених регіонів. Усі ці переваги були повністю підтверджені типовими випробуваннями.