Среднонапътна твърдоизолирана кръгова разпределителна уредба - технология и изпитване

1 Въведение​
Общи методи за изолация на 10кВ среднонапрастни разпределителни уреди (RMU) включват газова изолация, твърда изолация и въздушна изолация.
• Газовата изолация обикновено използва SF₆ като изолиращо средство. Една молекула SF₆ обаче има парников ефект 25 000 пъти по-голям от молекула CO₂ и SF₆ остава в атмосферата за 3 400 години, което представлява значителен риск за околната среда. Среднонапрастните RMU са широко разпространени, което прави възстановяването на SF₆ трудно и скъпо, ако се обработва отговорно.
• Въздушната изолация изисква по-големи изолационни разстояния, което не позволява значително намаление на размерите на апаратурата.

С бързото развитие на градските разпределителни мрежи, приложенията като високи сгради и железопътна транспортна инфраструктура изискват подобряване на производството на RMU – по-малки размери, висока безопасност/надеждност, минимално поддръжка и екологична подходящост. Твърдоизолираните среднонапрастни RMU представляват растяща тенденция.

10кВ твърдоизолираните RMU използват технологията на твърдата изолация вместо газ SF₆. Их обем е само 30% от обема на сходната въздушноизолирана апаратура, предлагайки по-надеждна изолационна производителност и получавайки последователно признание от експерти и потребители.

​2 Изолационни материали и дизайн​
Анализът на разходите показва, че изолационната структура представлява над 40% от общата цена на твърдоизолираните RMU. Изборът на подходящи изолационни материали, проектирането на рационални изолационни структури и определянето на подходящи методи за изолация са ключови за стойността на RMU.

От първото си синтезиране през 1930 г., епоксидната смола непрекъснато се подобрява с добавки. Тя е известна с високата си диелектрична прочност, високата механична прочност, малкото обемно свиване при хардуване и лесната обработка. Поради това я използваме като основен изолационен материал за среднонапрастните RMU, подобрена с хардували, укрепители, пластичности, напълнители и боядисващи вещества, за да се формира високопроизводителна епоксидна смола. Подобренията в термичната устойчивост, термично разширение и теплопроводност осигуряват противопожарна устойчивост и отлични изолационни свойства както при дългосрочна работна напрегнатост, така и при краткосрочни прехвърления на напрегнатост.

Традиционните структури за изолация на RMU създават неединолични електрически полета. Само увеличаването на разстоянията не е достатъчно за подобряване на изолационната сила в такива полета. Оптимизираме структурата на полето, за да се подобри единоличността. Електрическата прочност на епоксидната смола варира между 22–28 кВ/мм, което означава, че са необходими само няколко милиметра разстояние между фазите в оптимизираните структури, което драстично намалява размерите на продукта.

​3 Конструктивен дизайн на среднонапрастните твърдоизолирани RMU​
Вакуумни прекъсвители, разединители, заземителни ключове и всички проводими компоненти се поставят в форми. После високопроизводителната епоксидна смола се излива цялостно с помощта на автоматизирана технология за гелация под налягане. Медиумът за изгасване на дъга е вакуум, а изолацията е осигурена от епоксидната смола.

Кабинетната структура използва модуларен дизайн за лесна стандартизирана масовата производство. Всяко отделно RMU е разделено с метални перегородки, за да се ограничат дефектните дъги в отделни модули. Използват се интегрирани контакти за главните шини и интегрирани контактни конектори. Главната шина се състои от сегментирани, затворени изолирани шини, свързани с телескопични интегрирани конектори, за удобна монтаж и настройка на място. Вратата на кабинета има внутренен дизайн, предпазващ от дъги, и позволява заключване, отключване и заземяване (трите положения) с затворена врата. Състоянието на ключовете е видимо през наблюдателни прозорчета, гарантирайки безопасна и надеждна работа.

​4 Преимущества и анализ на типовите тестове на среднонапрастните твърдоизолирани RMU​
​4.1 Ключови преимущества:​​
(1) Използва високопроизводителна епоксидна смола за надеждна изолация и ниски частични разряди.
(2) Полностью изолирана и герметизирана структура без изложени живи части. Не се влияе от прах или замърсители. Подходяща за различни условия (високи/ниски температури, високи възли, места с опасност от взрив или замърсяване). Елиминира проблеми като колебания на налягането на газ SF₆ при работа при висока температура или замразяване при крайно студени условия. Предлага явни предимства в области с висока солева мъгла.
(3) Без SF₆ и без опасни газове – екологичен продукт. Дизайн, предотвратяващ утечки, елиминира регулярната поддръжка. Подобряване на устойчивостта към взриви, подходящо за опасни места. Полностью изолираната трифазна структура предотвратява междифазни дефекти, осигурявайки безопасност и надеждност.
(4) Заема само 30% от пространството, необходимо за въздушноизолираните RMU – ултра-компактно решение.

​4.2 Анализ на типовите тестове​
На основата на тези предимства, бяха проведени комплексни типови тестове, включително:

• Изолационни тестове (42кВ/48кВ удържаща напрегнатост)
• Мерене на частични разряди (≤ 5пК)
• Тестове при високи/ниски температури (+80°C / -45°C)
• Тест за кондензация (Клас II замърсяване)
• Вътрешен тест на дъга (0.5с)
  Резултатите от тестовете потвърдиха, че продуктът напълно отговаря на спецификациите, потвърждавайки всички заявени предимства.

Допълнителни национални стандартизиращи тестове бяха извършени:

• Тест за температурно повишаване
• Мерене на съпротивление на главната верига
• Тестове за максимално върхово удържащо ток и краткосрочно удържащо ток
• Тест за капацитет за включване на краткосрочен ток
• Тест за капацитет за изключване на краткосрочен ток
• Електрически издръжливостен тест
• Механичен тест
• Земен тест (междифазен)
• Тест за комутиране на активна нагрузка
• Тест за комутиране на щегловит ток
  Всички резултати съответстват на националните стандарти.

​5 Ключови строителни точки​
① При изливането на бетон, първо излеете балкони и колони, след това плочи. Изливайте слой по слой в посока на формовъчните тръби (бележка: преводът е коригиран за по-ясна техническа интерпретация), разпределяйте бетона върху CBM самостабилизираща формовъчна форма, преди да вибрирате надолу. Излеете първия слой бетон до половината височина на формовъчната форма, вибрирайте симетрично от двете страни. Използвайте вибратори ≤35мм диаметър (обикновено 30мм) за равномерно проникване и вибрация. Избегнете празнини, недовибриране или контакт с формовъчната форма. Разстояние ≤25см, продължителност ≤3с на точка. След като потвърдите уплътняването, вибрирайте повърхностния слой отново с вибратор за равняване преди началното затвърдяване, след това равняйте и уплътнявайте с дървената гладилка.
② Трубопроводи за вода/електричество трябва да минават в ребрата между CBM самостабилизиращи формовъчни единици. Ако минават през единица, използвайте по-малка формовъчна форма. По време на установяването на формовъчните единици и изливането на бетон, построете работни платформи. Поставете опори за бетонен насос на тези платформи. Персоналът не трябва да ходи директно върху формовъчната форма, а материали не трябва да се стопират директно върху нея.

​6 Инженерна производителност на CBM самостабилизиращата формовъчна форма​
① Увеличена свободна височина
В сравнение с традиционните балкон-плочни системи, проектите, използващи дупки в плочите, намалиха структурната дебелина на всяко ниво с 30–50см, увеличавайки свободната височина. CBM самостабилизиращата формовъчна форма е идеална за големи разстояния, тежки товари и промишлени/обществени сгради. Тя осигурява равномерно разпределение на силите и позволява гъвкаво разполагане на разделителните стени.
② Намалени разходи
CBM система с дупки в плочите разполага с решетковидна ортогонална "I"-образна решетка и скрити близко разположени ребра, позволяващи балансирано пренасяне на сили. На основата на двата проекта, тя намалила количеството арматура с 27%, обема на бетона с 29% и площта на формовъчната форма с 46% в сравнение с традиционни RC рамни конструкции. Общите строителни разходи намалени с 26.3%.
③ Упростено строителство
CBM формовъчната форма предлага висока прочност, лека тегло, устойчивост на удар и интегрирани опорни рамки за лесна инсталация. Със скрити балкони, долната страна на плочата остава плоска, улеснявайки операциите по формовъчна форма и подпорни конструкции.
④ Лека тегло, оптимизирана производителност
CBM плочи с дупки намаляват собствената тегло на структурата с 27.6% според изчисленията, оптимизирайки дизайна на балкони, плочи, колони и фундаменти.

​7 Разискване на проблеми при строителството с CBM формовъчна форма​
① Обеспечаването на уплътняване на долната плочка на бетона е трудно. Утечките в CBM плочи с дупки са трудни за поправка.
В сравнение с традиционните плочи, където бетонът се поставя директно на една повърхност, CBM плочите имат горна и долната плочка. Достижаването на уплътняване в долната плочка изисква внимателна вибрация с малки вибратори и външни вибратори. След това се изливат скритите балкони и горната плочка, което изисква голяма грижа и специализиран контрол на качеството.
Честотата на пукнатините в CBM плочи е сходна или леко по-ниска от традиционните плочи. Обаче, утечките се случиха в подземните покриви и покриви на двете проекти. Определението на причината е трудно – възможни източници включват пукнатини в горната плочка, проникване на вода през съседната формовъчна форма или трубопроводи в ребрата. За всяка утечка, усилието/разходът за ремонт са 5–8 пъти по-високи от традиционните плочи.
② Строителни шевове и разширяващи се ленти изискват детайлно проектиране
Местата на структурните разширяващи се шевове обикновено са определени от нормативи. Но двете плочки на CBM усложняват изливането, ако шевът се придържа към формовъчната единица: осигуряването на връзка между новия/стария бетон в долната плочка и съхраняването на мазилка е трудно. На местото, местата на шевовете трябва да бъдат коригирани в зависимост от разположението на формовъчните единици, за да се уверите, че шевовете се намират между ребрата на формовъчните единици. Може да е необходимо да промените размера на съседните единици.
Тъй като CBM плочите обикновено покриват големи площи, проектиращите често пренебрегват разположението на строителните шевове. За да се осигури правилна връзка в рамките на началното време на затвърдяване, екипът на местото трябва да определи местата на шевовете, като вземе предвид ограниченията на ширината на изливането и възможностите на ресурсите. Шевовете трябва да отговарят на изискванията на нормативите и да се намират в ребрата.
③ Трудно преодоляване на плавучестта на формовъчната форма
Ако се случи плавучест на формовъчната форма по време на изливането, съществуващите мерки (премахване на горната арматура, изчистване на бетона, повторно фиксиране на формовъчната форма) са непрактични и често неефективни. В момента единственото решение е разбиране/премахване на плаващата единица, поставяне на допълнителна арматура и изливане на твърд бетон там. Строг надзор на местото за закрепване на формовъчната форма и мерки за противодействие на плавучестта е от съществено значение по време на строителството.