Tecnologia i prova de l'unitat principal en anell amb aïllament sòlid de mitja tensió
1 Introducció
Els mètodes d'isolament habituals per a les unitats de distribució en anell (RMU) de mitja tensió de 10kV inclouen l'isolament a gas, l'isolament sòlid i l'isolament a l'aire.
• L'isolament a gas sol utilitzar SF₆ com a medi d'isolament. No obstant això, una sola molècula de SF₆ té un efecte de llançafoc 25.000 vegades superior al d'una molècula de CO₂, i el SF₆ persisteix a l'atmosfera durant 3.400 anys, posant riscos significatius per a l'ambient. Les RMU de mitja tensió estan ampliament distribuïdes, fent que la recuperació del SF₆ sigui difícil i costosa si es gestiona de manera responsable.
• L'isolament a l'aire requereix més espai d'isolament, implicant que no es pugui reduir significativament la mida de l'equipament.
Amb el desenvolupament ràpid de les xarxes de distribució urbana, aplicacions com els edificis d'alta alçada i el transport ferroviari demanen un rendiment millor de les RMU, necessitant menys superfície, alta seguretat/fiabilitat, manteniment mínim i adequació ambiental. Les RMU de mitja tensió amb isolament sòlid representen una tendència creixent.
Les RMU de 10kV amb isolament sòlid utilitzen tecnologia d'isolament sòlid en lloc de gas SF₆. El seu volum és només el 30% del de l'equipament comparable amb isolament a l'aire, oferint un rendiment d'isolament més fiable i rebent un reconeixement consistent pels experts i usuaris.
2 Materials i Disseny d'Isolament
L'anàlisi de costos mostra que l'estructura d'isolament representa més del 40% del preu total de les RMU amb isolament sòlid. La selecció de materials d'isolament adequats, el disseny d'estructures d'isolament racionals i la determinació de mètodes d'isolament apropiats són crucials per al valor de les RMU.
Des de la seva primera síntesi el 1930, la resina epoxi ha estat continuament millorada amb additius. És coneguda per la seva alta resistència dielèctrica, la seva alta resistència mecànica, la baixa contractilitat volumètrica durant la polimerització i la facilitat de mecanització. Per tant, la utilitzem com a material d'isolament principal per a les RMU de mitja tensió, reforçada amb endurecedors, agents de tenacitat, plastificants, omplidors i pigments per formar una resina epoxi de alt rendiment. Les milloraments en la resistència a la calor, la dilatació tèrmica i la conductivitat tèrmica proporcionen retardança a l'incendi i excel·lents propietats d'isolament tant sota tensió operativa a llarg termini com sota sobretensions a curt termini.
Les estructures d'isolament convencionals de les RMU creen camps elèctrics no uniformes. Només augmentar les distàncies no és suficient per millorar la fortalesa d'isolament en aquests camps. Optimitzem la estructura del camp per millorar la uniformitat. La resistència elèctrica de la resina epoxi varia entre 22-28 kV/mm, el que significa que només calen alguns mil·límetres de separació entre fases en les estructures optimitzades, reduint dràsticament la mida del producte.
3 Disseny Estructural de les RMU de Mitja Tensió amb Isolament Sòlid
S'introdueixen els interruptors a buit, els interruptors desconnectadors, els commutadors de terra i tots els components conductors en moules. A continuació, es fa una col·lada integral de la resina epoxi de alt rendiment utilitzant tecnologia de gelificació sota pressió automàtica. El medi d'extinció de l'arc és el buit, i l'isolament es proporciona mitjançant la resina epoxi.
La estructura de la caixa adopta un disseny modular per facilitar la producció massiva estandarditzada. Cada compartiment de la RMU està separat per particions metàl·liques per contenir els arcs de falla dins de mòduls individuals. Es fan servir connectores de bus integrats i connectores de contacte integrats. El bus principal consta de busos d'isolament segmentats i tancats connectats per connectores integrats telescòpics per facilitar la instal·lació i la comissió a l'obrar. La porta de la caixa té un disseny intern antic àrcs i permet la clausura, l'apertura i la connexió a terra (operació de tres posicions) amb la porta tancada. L'estat dels commutadors és visible a través de finestres d'observació, assegurant una operació segura i fiable.
4 Avantatges i Anàlisi de Proves de Tipus de les RMU de Mitja Tensió amb Isolament Sòlid
4.1 Avantatges Clau:
(1) Utilitza resina epoxi de alt rendiment per a un isolament fiable i descàrregues parcials baixes.
(2) Estructura totalment isolada i tancada sense parts vives exposades. No afectada pel pols o contaminants. Adequada per a diverses condicions ambientals (temperatures altes/baixes, alçades elevades, zones propenses a explosions/contaminació). Elimina problemes com les fluctuacions de pressió del gas SF₆ durant l'operació a temperatures altes o la liquefacció en fred extrem. Ofereix avantatges notables en zones costaneres amb alta salinitat.
(3) Sense SF₆ i sense gassos perillosos - un producte ecològic. Disseny sense filtracions que elimina la necessitat de manteniment regular. Resistència a l'explosió millorada per a llocs perillosos. La estructura totalment isolada de tres fases evita falles entre fases, assegurant seguretat i fiabilitat.
(4) Ocupa només el 30% de l'espai requerit per les RMU amb isolament a l'aire - una solució ultra compacta.
4.2 Anàlisi de Proves de Tipus
Basant-nos en aquests avantatges, es van realitzar proves de tipus complet, incloent-hi:
- Proves d'isolament (42kV/48kV de tensió de suport)
- Mesurament de descàrregues parcials (≤ 5pC)
- Proves de temperatura alta/baixa (+80°C / -45°C)
- Prova de condensació (contaminació de classe II)
- Prova d'arc intern (0,5s)
Els resultats de les proves confirmaren que el producte compleix plenament les especificacions, validant tots els avantatges assenyalats.
Addicionalment, es van realitzar proves estàndard nacionals:
- Prova d'augment de temperatura
- Mesurament de la resistència del circuit principal
- Proves de corrent de suport de pic i corrent de suport a curt termini
- Prova de capacitat de connexió a curt-circuit
- Prova de capacitat de tall de curt-circuit
- Prova d'endurance elèctrica
- Prova mecànica
- Prova de falla a terra (entre fases)
- Prova de commutació de corrent activa nominal
- Prova de commutació de corrent capacitiva nominal
Tots els resultats compleixen amb els estandards nacionals.
5 Punts Clau de Construcció
① En versar el cement, primer es versen les bigues i columnes, seguit de les lloses. Es fa capa a capa en la direcció dels tubs de formigó (nota: traducció ajustada per a una major claritat tècnica), distribuint el cement sobre la formigera CBM autostable abans de vibrar cap avall. Es deposita la primera capa de cement fins a la meitat de l'alçada de la formigera, vibrant simètricament a ambdós costats. S'utilitzen vibradors ≤35mm de diàmetre (normalment 30mm) per a una penetració i vibració uniformes. S'eviten les discontinuïtats, la subvibració o el contacte amb la formigera. Espaiat ≤25cm, durada ≤3s per punt. Un cop confirmada la compactació, es torna a vibrar la capa superficial amb un vibrador de rastra abans de la configuració inicial, seguit de nivellació i compactació amb una paleta de fusta.
② Les conduccions d'aigua/electricitat haurien de passar dins les nervis entre les unitats de formigera CBM autostable. Si passen a través d'una unitat, s'utilitza una mida de formigera més petita. Durant la instal·lació de la formigera i el versament del cement, es construeixen plataformes de treball. Es posicionen els suports de la tubería de bomba de cement a aquestes plataformes. El personal no ha de caminar directament sobre la formigera, i els materials no han de ser amagatzemats directament sobre ella.
6 Prestacions d'Enginyeria de la Formigera CBM Autostable
① Augment de l'alçada útil
En comparació amb els sistemes convencionals de bigues i lloses, els dos projectes utilitzant lloses de nucli buit van reduir l'espessor estructural per planta entre 30-50cm, augmentant l'alçada útil. La formigera CBM autostable és ideal per a estructures industrials i públiques de gran llargària i càrrega pesada. Assegura una distribució uniforme de forces i permet una disposició flexible de les parets divisories.
② Reducció de Costos
El sistema de lloses de nucli buit CBM presenta una graella ortogonal en forma de "I" i nervis ocults i densos, permetent una transferència equilibrada de forces. Basant-se en els dos projectes, va reduir l'aceria de refuerzo en un 27%, el volum de cement en un 29% i l'àrea de formigera en un 46% en comparació amb les estructures convencionals de marc de cement armat. Els costos totals de construcció es van reduir en un 26,3%.
③ Simplificació de la Construcció
La formigera CBM ofereix una alta resistència, poc pes, resistència a impactes i marcs de suport integrats per a una instal·lació fàcil. Amb les bigues ocultes, la part inferior de la llosa queda plana, simplificant les operacions de formigera i sosté.
④ Menys Pes, Millor Rendiment
Les lloses de nucli buit CBM reduïxen el pes estructural en un 27,6% basant-se en càlculs, optimitzant el disseny de les bigues, lloses, columnes i fundaments.
7 Discussió sobre Problemes de Construcció de la Formigera CBM
① És difícil assegurar la compactació del cement de la flanxa inferior. La filtració en les lloses de nucli buit CBM és difícil de remedar.
A diferència de les lloses convencionals on el cement es col·loca directament en una superfície única, les lloses CBM tenen flanxes superior i inferior. Assolir la compactació en la flanxa inferior requereix una vibració meticulosa utilitzant vibradors de petit diàmetre i vibradors externs. Després d'això, es versen les bigues ocultes i la llosa superior, exigint gran cura i supervisió de control de qualitat dedicada.
La freqüència de fissures en les lloses CBM és comparable o lleugerament inferior a la de les lloses convencionals. No obstant això, es van produir filtracions en els sostres de soterrani i les lloses de coberta dels dos projectes. Identificar la causa és difícil - les fonts potencials inclouen fissures en la flanxa superior, la infiltració d'aigua a través de la formigera adjunta o les conduccions dins les nervis. El cost i esforç de reparació per cada filtració són 5-8 vegades superiors als de les lloses convencionals.
② Juntures de Construcció i Tiras d'Expansió Requereixen un Disseny Detallat
Les ubicacions de les juntures d'expansió estructurals normalment es especifiquen en còdigos de disseny. No obstant això, la naturalesa de doble flanxa de les lloses CBM compliquen el versament si una juntura es troba a una unitat de formigera: assegurar l'unió entre el cement nou i vell en la flanxa inferior i contenir el mortero és difícil. A l'obra, les ubicacions de les juntures s'han d'ajustar basant-se en la disposició de la formigera per assegurar que les juntures caiguin dins les nervis entre les unitats de formigera. Pot ser necessari redimensionar les unitats adjacents.
Com que les lloses CBM sovint cobreixen grans àrees, els dissenyadors sovint obvien la colocació de les juntures de construcció. Per assegurar una unió adequada dins el temps de configuració inicial, l'equip de l'obra ha de determinar les ubicacions de les juntures considerant els límits d'amplada de versament i les capacitats de recursos. Les juntures han de complir amb els requisits del còdi i han de situar-se dins les nervis.
③ Dificultat en la Mitjanció de la Flotació de la Formigera
Si es produeix la flotació de la formigera durant el versament, les mesures de contrareacció existents (eliminació de l'aceria superior, neteja del cement, fixació nova de la formigera) són impractiques i sovint inefectives. Actualment, l'única solució és trencar/eliminar la unitat flotada, col·locar aceria addicional i versar cement sòlid allà. La monitorització rigorosa a l'obra de la fixació de la formigera i les mesures anti-flotació és essencial durant la construcció.
