Keski-jännitepitoisuuden renkaanmuotoinen pääteyksikköteknologia ja testaus

1 Johdanto​
Yleisiä eristysmenetelmiä 10 kV keskijännitepiirien ympyräreunojen (RMU) käsittelyssä ovat kaasueristys, kiinteä eristys ja ilmaeristys.
• Kaasueristyksessä yleensä käytetään SF₆:ta eristymateriaalina. Yksi SF₆-molekyyli aiheuttaa kasvihuoneilmoituksen, joka on 25 000 kertaa suurempi kuin CO₂-molekyylin kasvihuoneilmoitus, ja SF₆ pysyy ilmakehossa 3 400 vuotta, mikä aiheuttaa merkittäviä ympäristöriskejä. Keskitasoisten RMU-ohjaimia on laajalti levitetty, mikä tekee SF₆:n kierrätyksestä vaikean ja kalliin, jos sitä käsitellään vastuullisesti.
• Ilmaeristyksessä tarvitaan suurempia eristysvälimatkia, mikä estää huomattavan kokorajan pienentämisen.

Kun kaupunkien sähköjakeluverkot kehittyvät nopeasti, rakennukset kuten korkeakertaiset talot ja rautatiekuljetus vaativat parannettua RMU-suoritusta – pienemmät pohjapiirit, korkea turvallisuus/reliabiliteetti, vähän huoltoa ja ympäristökelpoisuus. Kiinteästi eristetty keskitason RMU edustaa kasvavaa trendiä.

10 kV kiinteästi eristetty RMU käyttää kiinteää eristysteknologiaa SF₆-kaasun sijaan. Niiden tilavuus on vain 30 % samankokoisista ilmaeristettyjä laitteita, mikä tarjoaa luotettavampaa eristyskykyä ja saa asiantuntijoiden ja käyttäjien jatkuvaa hyväksyntää.

​2 Eristysmateriaalit ja suunnittelu​
Kustannusanalyysi osoittaa, että eristysrakenne muodostaa yli 40 % kiinteästi eristettyjen RMU-hintaa. Sopivien eristysmateriaalien valitseminen, järkevien eristysrakenteiden suunnittelu ja sopivien eristysmenetelmien määrittäminen ovat olennaisia RMU-arvolle.

Sineepoksi-resinaa on jatkuvasti paranneltu lisäaineilla sen ensimmäistä synteesiä 1930-luvulla lähtien. Se on tunnettu korkeasta dielektrisestä vahvuudesta, korkeasta mekaanisesta vahvuudesta, alhaisesta tilavuuden kutistumisesta kypsymisen aikana ja helposta käsittelystä. Siksi käytämme sitä keskitason RMU:n päärivistä eristysmateriaalina, parantamalla sitä tiiveillä, kestävällä, pehmeyttävillä, täyteaineilla ja väriaineilla muodostamaan korkeasuorituskykyisen sineepoksi-resinan. Lämpökestävyyden, termisen laajenemisen ja lämmönjohtavuuden parannukset tarjoavat liekkimyrkytysturvallisuutta ja erinomaista eristyskykyä sekä pitkäaikaisessa toiminnassa että lyhytaikaisissa ylivoltteissa.

Perinteiset RMU-eristysrakenteet luovat epätasapainoista sähkökenttiä. Vain välimatkien lisääminen ei riitä parantamaan eristyskykyä tällaisissa kentissä. Me optimoimme kentän rakenne parantaaksemme tasapainoa. Sineepoksi-resinan sähköinen vahvuus on 22–28 kV/mm, mikä tarkoittaa, että optimoituissa rakenteissa tarvitaan vain muutama millimetri välimatkaa vaiheiden välillä, mikä vähentää tuotteen kokoa huomattavasti.

​3 Keskijännitekiinteästi eristettyjen RMU-ohjainten rakennussuunnittelu​
Tyhjiökatkaisimet, irrottimet, maanulosteet ja kaikki johtavat komponentit asetetaan muoviin. Korkeasuorituskykyinen sineepoksi-resina puolustetaan automaattisella painegelevitysteknologialla. Arkin sammuttaminen tapahtuu tyhjiössä, ja eristys tarjotaan sineepoksi-resinalla.

Kabinetin rakenne perustuu modulaariseen suunnitteluun helpottamaan standardoitua massatuotantoa. Jokainen RMU-asema on eroteltu metallipaneeleilla, jotka pitävät virhearvat sisällä yksittäisiä moduleja. Käytetään integroitujen busbar-yhteyksien ja integroitujen kontaktiyhteyksien. Pääbusbar koostuu segmentoiduista, suljetuista eristettyistä busbareista, jotka yhdistetään teleskooppisilla integroituilla yhteyksillä helpottamaan paikan päällä tapahtuvaa asennusta ja käyttöönottoon. Kabinetin ovi on sisäinen arkipuolustus ja sallii katkaisimen sulkemisen, avaamisen ja maan ulottuvuuden (kolmen asennon operaatio) oven suljettuna. Kytkimen tila näkyy havaintovalikoissa, mikä varmistaa turvallisen ja luotettavan toiminnan.

​4 Keskijännitekiinteästi eristettyjen RMU-ohjainten etuja ja typetesteihin liittyvä analyysi​
​4.1 Tärkeimmät edut:​​
(1) Käyttää korkeasuorituskykyistä sineepoksi-resinia luotettavaksi eristykseksi ja pieneksi osittaiseksi vapautumiseksi.
(2) Täysin eristetty ja tiiviisti suljettu rakenne, jossa ei ole avoimia live-osia. Ei vaikuta pölyyn tai kontaminaanttien. Soveltuu monipuolisille ympäristöille (korkeat/alamäiset lämpötilat, korkeat korkeudet, räjähdys/kontaminaatioryhmät). Poistaa ongelmat, kuten SF₆-kaasun paineen heilahtelut korkeissa lämpötiloissa tai nesteytys äärimmäisessä kylmyydessä. Tarjoaa selvät etumatkan korkean sään myrskyalueilla.
(3) SF₆-vapaana eikä sisällä vaarallisia kaasuja – ympäristöystävällinen tuote. Tiivis suunnittelu poistaa säännöllisen huollon. Parannettu räjähdyskestävyys soveltuu vaarallisiin paikkoihin. Täysin eristetty kolmifaseinen rakenne estää fasienvälisten ongelmien, varmistaa turvallisuuden ja luotettavuuden.
(4) Vie vain 30 % tilaa, joka tarvitaan ilmaeristettyjen RMU-ohjaimia – ultrakompakti ratkaisu.

​4.2 Typetestausanalyysi​
Näiden etujen perusteella tehtiin kattava typetestaus, mukaan lukien:

• Eristystestit (42 kV/48 kV sietokyky)
• Osittaisen vapautumisen mittaaminen (≤ 5 pC)
• Korkeat/alamäiset lämpötestit (+80°C / -45°C)
• Kondensaattiotesti (luokka II saastuminen)
• Sisäinen arkipuolustustesti (0.5 s)
  Testitulokset vahvistivat, että tuote täyttää täysin vaatimukset, vahvistaen kaikki mainitut edut.

Lisäksi suoritettiin kansallisia standarditestejä:

• Lämpötilan nousutesti
• Päävirtapiirin vastusmittaus
• Nominaali huippusietokyky ja lyhytaikainen sietokykytesti
• Nominaali lyhytsulkuvalmiustesti
• Nominaali lyhytsulkuvalmiustesti
• Sähköinen kestokykytesti
• Mekaaninen testi
• Maanjäristystesti (fase-fase)
• Nominaalin aktiivisen kuormituksen kytkentätesti
• Nominaalin kapasitiivisen kuormituksen kytkentätesti
  Kaikki tulokset ovat kansallisten standardien mukaisia.

​5 Tärkeät rakennuspisteet​
① Betonointiin, vihjataan ensin vihjeitä ja pilareita, sitten laattoja. Kerroksittain vihjeiden suuntaan (huomautus: käännös on selkeytetty tekniselle merkitykselle), levitän betonia CBM:n omavalvontamuotoille ennen alaspäin värähtelyä. Aseta ensimmäinen kerros betonia puoliksi muodon korkeuteen, värähtele symmetrisesti molemmilla puolilla. Käytä värähtelylaitteita ≤35 mm halkaisijalta (yleensä 30 mm) tasaiselle läpäisyelle ja värähtelylle. Vältä aukkoja, alhaisempaa värähtelyä tai kosketusta muodolle. Väli ≤25 cm, kesto ≤3 s per piste. Varmista tiivistys, värähtele pinta-alaa uudelleen värähtelylaitteella ennen alkuperäistä asettumista, seuraa tasaus ja tiivistys puulevyllä.
② Vesi/sähköputket tulisi kulkea CBM:n omavalvontamuotojen välissä. Jos ne kulkevat läpi yksikköä, käytä pienempiä muotoja. Muodonsijoituksen ja betonoinnin aikana rakennetaan työalustoja. Aseta betonipumpun putkien tukipisteet näille alustoille. Henkilöstön ei pidä kulkea suoraan muodoilla, eikä materiaaleja pidä säilyttää suoraan niillä.

​6 CBM:n omavalvontamuotojen insinöörimäinen suoritus​
① Lisätty selkeä korkeus
Verrattuna perinteisiin vihje-laattojärjestelmiin, tyhjiön sisältävät laattojärjestelmät vähensivät rakenteen paksuutta kerrallaan 30–50 cm, lisäämällä selkeää korkeutta. CBM:n omavalvontamuodot ovat ideaalisia suuria leveyksiä, raskaita kuormituksia vaativille teollisille/julkisille rakenteille. Se varmistaa tasaisen voiman jakautumisen ja mahdollistaa joustavan seinävaihtoehtojen sijoittamisen.
② Vähennykset kustannuksissa
CBM:n tyhjiön sisältävät laattojärjestelmässä on ruudukkomainen ortogonaalinen "I"-muotoinen hila ja piilossa olevat tiheästi sijoitettujen vihjeiden, mikä mahdollistaa tasapainoisen voiman siirtämisen. Perustuen kahdelle projektille, se vähensi armatuuri-teräksen määrää 27 %, betonin määrää 29 % ja muotojen pinta-ala 46 % verrattuna perinteisiin RC-kehikon rakenteisiin. Kokonaisrakennuskustannukset laskivat 26.3 %.
③ Yksinkertaistettu rakennus
CBM-muodot tarjoavat korkeaa vahvuutta, kevyttä painoa, törmäystehokkuutta ja integroidun tukikehyksen helpottamaan asennusta. Piilossa olevat vihjeet säilyttävät laattojen pohjan tasaisena, yksinkertaistamalla muotojen/tukikehyksen operaatioita.
④ Kevyempi, optimoitu suoritus
CBM:n tyhjiön sisältävät laattojärjestelmät vähensivät rakenteen omaa painoa 27.6 % laskelmien mukaan, optimoimalla vihjeiden, laattojen, pilareiden ja perustan suunnittelua.

​7 Keskustelu CBM-muotojen rakennusongelmista​
① Alhaalla olevan vinon betonin tiivistäminen on haastavaa. CBM:n tyhjiön sisältävien laattojen vuoto on vaikea korjata.
Perinteisissä laatoissa, joissa betoni asetetaan suoraan yhden pinnan päälle, CBM-laattoilla on ylä- ja alavino. Alavinoon saavuttamiseksi tiivistys vaatii huolellista värähtelyä pienimuotoisten värähtelylaitteiden ja ulkoisten värähtelylaitteiden avulla. Tämän jälkeen piiloviivat ja ylälaatta vedetään, vaatien suurta huomiota ja erityistä laadunvalvontaa.
CBM-laattojen rakoilun taajuus on samankaltainen tai hieman pienempi kuin perinteisissä laatoissa. Kuitenkin, molemmissa projekteissa tapahtui vuotoja alakertarakosten ja katon laattojen kattoissa. Syyn löytäminen on vaikeaa – potentiaaliset lähteet sisältävät ylävinon rakoja, veden silmäyksen viereisiin muotoihin tai putkien sisällä olevat vihjeet. Vuodon kohdalla korjausyritys/kustannus on 5–8 kertaa suurempi kuin perinteisissä laatoissa.
② Rakennusyhdisteet ja laajennuspuolueet vaativat yksityiskohtaista suunnittelua
Rakenteen laajennusyhdisteiden sijainti on yleensä määritelty suunnittelukodeissa. Kuitenkin, CBM-laattojen kaksivinomainen luonne monimutkaistaa betonointia, jos yhdiste on vihjeen vieressä: varmistaa uuden/vanhemman betonin sidonta alavinoissa ja sementin sisältäminen on vaikeaa. Paikan päällä yhdistesijainnit pitäisi säätää muotojen asettelun mukaan, varmistaaksemme, että yhdisteet sijoittuvat vihjeiden välissä. Viereisten yksiköiden koon muutos voi olla tarpeen.
Koska CBM-laattojen kattavat usein suuria alueita, suunnittelijat usein jättävät huomiotta rakennusyhdisteiden sijoittamisen. Varmistaaksemme asianmukaisen sidonnaksi alkuperäisen asettumisajan aikana, paikan päällä on määritettävä yhdistesijainnit huomioiden polttaman leveyden rajoitukset ja resurssien kyvyt. Yhdisteiden täytyy täyttää kodeissa määritellyt vaatimukset ja sijoittua vihjeiden välille.
③ Muotojen nousevuus on vaikea hallita
Jos muotojen nousevuus tapahtuu betonoinnin aikana, nykyiset vastatoimet (poistaa yläarmatuuri, tyhjentää betoni, uudelleen kiinnittää muotoja) ovat käytännöllisesti katsottuna epäkäytännöllisiä ja usein tehottomia. Nykyisin ainoa ratkaisu on murtaa/poistaa nouseva yksikkö, asettaa lisää armatuuria ja kaivaa solida betoni sinne. Tiukka paikan päällä suoritettu valvonta muotojen kiinnityksen ja nousevuuden ehkäisyn on olennaisen tärkeää rakennuksen aikana.