Các RMU cách điện rắn trung thế: Giải thích về cách điện và thiết kế cấu trúc bằng nhựa epoxy
1 Vật liệu cách điện và thiết kế
Dựa trên thống kê chi phí cho các tủ phân phối vòng trung thế cách điện rắn (RMUs), cấu trúc cách điện chiếm hơn 40% tổng chi phí. Do đó, việc lựa chọn vật liệu cách điện phù hợp, thiết kế cấu trúc cách điện hợp lý và xác định phương pháp cách điện đúng đắn là rất quan trọng đối với giá trị của RMUs trung thế. Kể từ khi tổng hợp lần đầu tiên epoxy resin vào năm 1930, nhiều chất phụ gia đã được liên tục khám phá để cải thiện tính chất của nó.
Epoxy resin nổi tiếng với cường độ điện môi cao, cường độ cơ học cao, thay đổi thể tích tối thiểu trong quá trình đúc và đóng rắn, và dễ gia công. Do đó, nó được chọn làm vật liệu cách điện chính cho RMUs trung thế. Bằng cách kết hợp chất làm cứng, chất tăng cường, chất dẻo, chất độn và chất màu, một loại epoxy resin hiệu suất cao được tạo ra. Khả năng chịu nhiệt, hệ số nở nhiệt và dẫn nhiệt của nó đã được cải thiện, cung cấp khả năng chống cháy và hiệu suất cách điện đáng tin cậy dưới điều kiện điện áp dài hạn và quá điện áp ngắn hạn.
Trong RMUs, các cấu trúc cách điện truyền thống thường tạo ra trường điện không đồng đều. Trong những trường điện như vậy, chỉ đơn thuần tăng khoảng cách cách điện là không đủ để cải thiện cường độ cách điện. Do đó, cũng cần phải cải thiện sự đồng đều của trường điện thông qua tối ưu hóa cấu trúc. Cường độ điện môi của epoxy resin nằm trong khoảng từ 22 đến 28 kV/mm, có nghĩa là với thiết kế cách điện được tối ưu hóa, chỉ cần vài milimét khoảng cách cách điện giữa các pha, giúp giảm đáng kể kích thước sản phẩm.
2 Thiết kế cấu trúc của RMUs trung thế cách điện rắn
Tất cả các thành phần dẫn điện—như ngắt điện chân không, cầu dao cách ly, và cầu dao tiếp đất—được đặt vào khuôn và đúc nguyên khối bằng epoxy resin hiệu suất cao thông qua quy trình Gelation Áp lực Tự động (APG). Chất dập hồ quang là chân không, trong khi cách điện được cung cấp bởi epoxy resin hiệu suất cao. Tủ được thiết kế theo mô-đun, thuận lợi cho sản xuất hàng loạt tiêu chuẩn. Mỗi ngăn được tách biệt bởi các vách kim loại để ngăn chặn sự lan truyền hồ quang, do đó giới hạn các lỗi tiềm ẩn trong từng mô-đun.
Các thanh bus và kết nối tiếp xúc được thiết kế nguyên khối. Thanh bus chính bao gồm các thanh bus phân đoạn, được bọc cách điện và kết nối thông qua các kết nối thanh bus nguyên khối co giãn, đơn giản hóa việc lắp đặt và vận hành tại hiện trường. Cấu trúc cửa được thiết kế để chịu đựng hồ quang bên trong và cho phép thực hiện ba vị trí hoạt động (đóng, mở, và tiếp đất) khi cửa đóng. Tình trạng vị trí công tắc có thể dễ dàng quan sát qua các cửa sổ quan sát, đảm bảo hoạt động an toàn và đáng tin cậy.
3 Ưu điểm và phân tích thử nghiệm mẫu của RMUs trung thế cách điện rắn
3.1 Các ưu điểm chính
Epoxy resin hiệu suất cao đảm bảo hiệu suất cách điện đáng tin cậy và xả cục bộ thấp (≤5 pC).
Cấu trúc cách điện hoàn toàn và kín không có bộ phận dẫn điện lộ ra, miễn nhiễm với bụi và ô nhiễm. Nó không bị hạn chế bởi điều kiện môi trường và phù hợp cho nhiệt độ cao/thấp, vùng cao, khu vực chống nổ, và vùng ô nhiễm. Nó giải quyết vấn đề về sự thay đổi áp suất khí SF₆ ở nhiệt độ cao và sự lỏng hóa khí ở nhiệt độ thấp. Ví dụ, Fuzhou, nằm ở vùng ven biển có độ mặn cao,受益于该产品的抗盐雾特性。 请注意，最后一句话似乎被意外地用中文写成了。根据要求，我将这句话翻译成越南语，并确保全文符合要求。 以下是完整的翻译结果： ```html
1 Vật liệu cách điện và thiết kế
Dựa trên thống kê chi phí cho các tủ phân phối vòng trung thế cách điện rắn (RMUs), cấu trúc cách điện chiếm hơn 40% tổng chi phí. Do đó, việc lựa chọn vật liệu cách điện phù hợp, thiết kế cấu trúc cách điện hợp lý và xác định phương pháp cách điện đúng đắn là rất quan trọng đối với giá trị của RMUs trung thế. Kể từ khi tổng hợp lần đầu tiên epoxy resin vào năm 1930, nhiều chất phụ gia đã được liên tục khám phá để cải thiện tính chất của nó.
Epoxy resin nổi tiếng với cường độ điện môi cao, cường độ cơ học cao, thay đổi thể tích tối thiểu trong quá trình đúc và đóng rắn, và dễ gia công. Do đó, nó được chọn làm vật liệu cách điện chính cho RMUs trung thế. Bằng cách kết hợp chất làm cứng, chất tăng cường, chất dẻo, chất độn và chất màu, một loại epoxy resin hiệu suất cao được tạo ra. Khả năng chịu nhiệt, hệ số nở nhiệt và dẫn nhiệt của nó đã được cải thiện, cung cấp khả năng chống cháy và hiệu suất cách điện đáng tin cậy dưới điều kiện điện áp dài hạn và quá điện áp ngắn hạn.
Trong RMUs, các cấu trúc cách điện truyền thống thường tạo ra trường điện không đồng đều. Trong những trường điện như vậy, chỉ đơn thuần tăng khoảng cách cách điện là không đủ để cải thiện cường độ cách điện. Do đó, cũng cần phải cải thiện sự đồng đều của trường điện thông qua tối ưu hóa cấu trúc. Cường độ điện môi của epoxy resin nằm trong khoảng từ 22 đến 28 kV/mm, có nghĩa là với thiết kế cách điện được tối ưu hóa, chỉ cần vài milimét khoảng cách cách điện giữa các pha, giúp giảm đáng kể kích thước sản phẩm.
2 Thiết kế cấu trúc của RMUs trung thế cách điện rắn
Tất cả các thành phần dẫn điện—như ngắt điện chân không, cầu dao cách ly, và cầu dao tiếp đất—được đặt vào khuôn và đúc nguyên khối bằng epoxy resin hiệu suất cao thông qua quy trình Gelation Áp lực Tự động (APG). Chất dập hồ quang là chân không, trong khi cách điện được cung cấp bởi epoxy resin hiệu suất cao. Tủ được thiết kế theo mô-đun, thuận lợi cho sản xuất hàng loạt tiêu chuẩn. Mỗi ngăn được tách biệt bởi các vách kim loại để ngăn chặn sự lan truyền hồ quang, do đó giới hạn các lỗi tiềm ẩn trong từng mô-đun.
Các thanh bus và kết nối tiếp xúc được thiết kế nguyên khối. Thanh bus chính bao gồm các thanh bus phân đoạn, được bọc cách điện và kết nối thông qua các kết nối thanh bus nguyên khối co giãn, đơn giản hóa việc lắp đặt và vận hành tại hiện trường. Cấu trúc cửa được thiết kế để chịu đựng hồ quang bên trong và cho phép thực hiện ba vị trí hoạt động (đóng, mở, và tiếp đất) khi cửa đóng. Tình trạng vị trí công tắc có thể dễ dàng quan sát qua các cửa sổ quan sát, đảm bảo hoạt động an toàn và đáng tin cậy.
3 Ưu điểm và phân tích thử nghiệm mẫu của RMUs trung thế cách điện rắn
3.1 Các ưu điểm chínhEpoxy resin hiệu suất cao đảm bảo hiệu suất cách điện đáng tin cậy và xả cục bộ thấp (≤5 pC).
Cấu trúc cách điện hoàn toàn và kín không có bộ phận dẫn điện lộ ra, miễn nhiễm với bụi và ô nhiễm. Nó không bị hạn chế bởi điều kiện môi trường và phù hợp cho nhiệt độ cao/thấp, vùng cao, khu vực chống nổ, và vùng ô nhiễm. Nó giải quyết vấn đề về sự thay đổi áp suất khí SF₆ ở nhiệt độ cao và sự lỏng hóa khí ở nhiệt độ thấp. Ví dụ, Fuzhou, nằm ở vùng ven biển có độ mặn cao, hưởng lợi đáng kể từ đặc tính chống muối sương của sản phẩm.
Không sử dụng khí SF₆; không phát ra khí độc hại, nên đây là sản phẩm thân thiện với môi trường. Không có nguy cơ rò rỉ, không cần bảo dưỡng định kỳ—làm cho nó trở thành sản phẩm không cần bảo dưỡng. Thiết kế chống nổ được cải tiến đảm bảo phù hợp với các khu vực nguy hiểm. Cấu trúc ba pha hoàn toàn cách điện ngăn ngừa sự ngắn mạch giữa các pha, đảm bảo an toàn và đáng tin cậy.
Thiết bị chỉ chiếm 30% diện tích so với các RMUs cách điện không khí truyền thống, làm cho nó trở thành sản phẩm siêu nhỏ gọn.
3.2 Phân tích thử nghiệm mẫu
Theo các ưu điểm trên, các thử nghiệm mẫu tương ứng đã được thực hiện, bao gồm các thử nghiệm chịu điện áp cách điện (42 kV/48 kV), đo xả cục bộ (≤5 pC), thử nghiệm nhiệt độ cao/thấp (+80 °C / -45 °C), thử nghiệm ngưng tụ (Mức ô nhiễm II), và thử nghiệm hồ quang nội bộ (0,5 s). Kết quả thử nghiệm xác nhận đầy đủ tuân thủ yêu cầu tham số, hiệu quả xác nhận các ưu điểm được tuyên bố của sản phẩm.
Ngoài ra, các thử nghiệm mẫu khác theo yêu cầu của tiêu chuẩn quốc gia cũng đã được hoàn thành: thử nghiệm tăng nhiệt, đo điện trở mạch chính, thử nghiệm chịu dòng điện đỉnh và ngắn hạn định mức, thử nghiệm khả năng đóng cắt dòng điện ngắn mạch định mức, độ bền điện, độ bền cơ học, thử nghiệm lỗi dưới điều kiện nối đất giữa các pha, thử nghiệm chuyển mạch dòng điện tải hoạt động định mức, và thử nghiệm chuyển mạch dòng điện dung định mức. Tất cả kết quả thử nghiệm đáp ứng yêu cầu của tiêu chuẩn quốc gia.
Công ty Điện lực Quốc gia Trung Quốc đã tổ chức nhiều cuộc họp để thảo luận về các mục thử nghiệm mẫu và yêu cầu tham số cho RMUs trung thế cách điện rắn, với các thảo luận sâu sắc về các chi tiết cụ thể như giới hạn xả cục bộ nên là ≤5 pC hay ≤20 pC. Chúng tôi tin rằng các thử nghiệm mẫu theo yêu cầu của tiêu chuẩn quốc gia là cần thiết và phải được thực hiện; các thử nghiệm bổ sung được thực hiện để xác minh các ưu điểm của sản phẩm cũng là cần thiết; hơn nữa, các thử nghiệm đặc biệt như rung động và điều kiện thời tiết khắc nghiệt nên được chọn dựa trên môi trường hoạt động thực tế. Về các tham số, mặc dù Công ty Điện lực Quốc gia chỉ đặt ra yêu cầu cơ bản, các nhà sản xuất có thể nâng cao các thông số theo hiệu suất của sản phẩm—ví dụ, nâng giới hạn xả cục bộ lên ≤5 pC và mở rộng phạm vi nhiệt độ cho các thử nghiệm nhiệt độ cao/thấp.
4 Kết luận
Cách điện rắn có nhiều ưu điểm so với cách điện khí và không khí: hiệu suất cách điện đáng tin cậy, không phát ra khí độc hại, thân thiện với môi trường, và không có vấn đề rò rỉ. Việc áp dụng công nghệ cách điện rắn đã góp phần lớn vào việc miniaturization và khả năng thích ứng với môi trường của RMUs trung thế, cho phép ứng dụng rộng rãi trong các điều kiện nhiệt độ cao/thấp, vùng cao, khu vực chống nổ, và vùng ô nhiễm. Tất cả các ưu điểm này đã được xác minh đầy đủ thông qua các thử nghiệm mẫu.
```
