Srednje-naponska tehnologija čvrsto izolirane kružne glavne jedinice i ispitivanje

1 Uvod​
Uobičajene metode izolacije za srednje-naponske kružne glavne jedinice (RMU) od 10kV uključuju plinsku izolaciju tvari, čvrstu izolaciju i zračnu izolaciju.
• Plinska izolacija obično koristi SF₆ kao izolacijsko sredstvo. Međutim, jedna molekula SF₆ ima staklenički učinak 25.000 puta veći od molekule CO₂, a SF₆ ostaje u atmosferi 3.400 godina, što predstavlja značajni ekološki rizik. Srednje-naponske RMU su široko raspoređene, što čini otkup SF₆ teškim i skupim ako se odgovorno obradi.
• Zračna izolacija zahtijeva veće razmaci između izolatora, što sprečava značajno smanjenje dimenzija aparata.

S brzim razvojem gradske distribucijske mreže, primjene poput visokih zgrada i željeznica zahtijevaju poboljšane performanse RMU-ova - manje površine, visoku sigurnost/pouzdanost, minimalnu održavanje i prihvatljivost za okoliš. Srednje-naponske čvrsto-izolirane RMU predstavljaju rastuću tendenciju.

10kV čvrsto-izolirane RMU koriste tehnologiju čvrste izolacije umjesto plina SF₆. Njihov volumen iznosi samo 30% u usporedbi s opremom sa zračnom izolacijom, pružajući pouzdaniju izolacijsku performansu i dobivaju konzistentno priznanje stručnjaka i korisnika.

​2 Izolacijski materijali i dizajn​
Analiza troškova pokazuje da izolacijska struktura čini preko 40% ukupne cijene čvrsto-izoliranih RMU-ova. Odabir odgovarajućih izolacijskih materijala, racionalan dizajn izolacijskih struktura i određivanje odgovarajućih izolacijskih metoda ključne su za vrijednost RMU-ova.

Odgovarajući na svoju prvu sintezu 1930. godine, epoksidna smola je neprestano unaprijeđena dodacima. Poznata je po visokoj dielektričkoj čvrstoći, visokoj mehaničkoj čvrstoći, niskoj volumetričkoj sjedenju tijekom tvrdnje i lakoći obrade. Stoga je koristimo kao primarni izolacijski materijal za srednje-naponske RMU-ove, unaprijedivši ih tvrdilima, čvrstilačkim agensima, plastifikatorima, ispulama i pigmentima kako bismo formirali visoko-performantnu epoksidnu smolu. Poboljšanja u otpornosti na toplinu, termičkom širenju i provodnosti topline pružaju vatrogasnost i odlične izolacijske osobine pod dugotrajnim radnim naponom i kratkotrajnim prekomjerima.

Konvencionalne izolacijske strukture RMU-ova stvaraju neuniformna električna polja. Samo povećanje razmaka nije dovoljno za poboljšanje čvrstoće izolacije u takvim poljima. Mi optimiziramo strukturu polja kako bismo poboljšali uniformnost. Električna čvrstoća epoksidne smole varira od 22-28 kV/mm, što znači da su potrebni samo nekoliko milimetara razmaka između faza u optimiziranim strukturama, drastično smanjujući veličinu proizvoda.

​3 Konstrukcijski dizajn srednje-naponskih čvrsto-izoliranih RMU-ova​
Vakuumske prekidnike, disjunktore, zemljuće prekidnike i sve vodljive komponente stavljaju se u forme. Visoko-performantna epoksidna smola se zatim integralno lijeva automatskom tehnologijom pritiska i geliranja. Sredstvo za ugasevanje lukova je vakuum, a izolacija se osigurava epoksidnom smolom.

Struktura ormara temelji se na modularnom dizajnu za lakše standardizirano masovno proizvodnju. Svaki RMU prostor je odvojen metalnim particijama kako bi se ograničio greškoviti luk unutar pojedinih modula. Koriste se integrirani spojnice za glavnu busbar i integrirani kontakt spojnici. Glavna busbar sastoji se od segmentiranih, zatvorenih izoliranih busbara spojenih teleskopskim integriranim spojnicama za lakšu montažu i komisioniranje na mjestu. Vrata ormara imaju unutarnji dizajn zaštite od lukova i omogućuju zatvaranje, otvaranje i zemljenje (tristrana operacija) s zatvorenim vraticima. Stanje prekidnika vidljivo je kroz prozore za promatranje, što osigurava siguran i pouzdan rad.

​4 Prednosti i analiza tip testiranja srednje-naponskih čvrsto-izoliranih RMU-ova​
​4.1 Ključne prednosti:​​
(1) Koristi visoko-performantnu epoksidnu smolu za pouzdano izoliranje i niske parcijalne ispitivanje.
(2) Potpuno izolirana i zatvorena struktura bez otkrivenih živih dijelova. Ne utječe prašina ili kontaminanti. Primjerena za različite okruženja (visoke/niske temperature, visoke nadmorske visine, eksplozivne/kontaminirane područja). Eliminira probleme kao što su fluktuacije tlaka SF₆ gasa tijekom rada na visokim temperaturama ili kapljanje u ekstremno hladnim uvjetima. Nudi značajne prednosti u područjima uz obalu s visokim sumporom u magli.
(3) Bez SF₆ i bez opasnih plinova - ekološki prihvatljiv proizvod. Sigurnosni dizajn eliminira redovito održavanje. Poboljšana otpornost na eksplozije pogodna je za opasna područja. Potpuno izolirana tri-fazna struktura sprečava greškovite lukove između faza, osiguravajući sigurnost i pouzdanost.
(4) Zauzima samo 30% prostora potrebnog za RMU-ove sa zračnom izolacijom - ultra-kompaktno rješenje.

​4.2 Analiza tip testiranja​
Na temelju ovih prednosti, provedeno je kompleksno tip testiranje, uključujući:

• Izolacijski testovi (42kV/48kV otpornost na napon)
• Mjerenje parcijalne ispitivanje (≤ 5pC)
• Testovi visokih/niskih temperatura (+80°C / -45°C)
• Test kondenzacije (razred II kontaminacije)
• Unutarnji test lukova (0.5s)
  Rezultati testova potvrdili su da proizvod potpuno zadovoljava specifikacije, validirajući sve navedene prednosti.

Dodatno su provedeni nacionalni standardni testovi:

• Test porasta temperature
• Mjerenje otpornosti glavnog kruga
• Testovi otpornosti na vrhunski i kratkotrajan napon
• Test kapaciteta prekidanja kratkog spoja
• Test kapaciteta prekidanja kratkog spoja
• Test elektro-otpornosti
• Test mehanike
• Test zemljenja (faza-faza)
• Test prekidanja aktivnog radnog struja
• Test prekidanja kapacitivne struje
  Svi rezultati su u skladu s nacionalnim standardima.

​5 Ključni konstruktivni aspekti​
① Tijekom livanja betona, najprije se livaju grede i stupovi, a zatim ploče. Livanje slojevito duž smjera cevi formi (napomena: prevod prilagođen za jasniji tehnički značaj), distribuirajući beton na CBM samostabilnu formu prije vibriranja prema dolje. Prvi sloj betona se deponira do polovice visine forme, vibrirajući simetrično s obje strane. Koristite vibratore ≤35mm promjera (obično 30mm) za ravnomjerno penetriranje i vibriranje. Izbjegavajte praznine, nedovršeno vibriranje ili kontakt s formom. Razmak ≤25cm, trajanje ≤3s po točki. Nakon potvrde gustomere, površinski sloj se ponovno vibrira s vibracijom prije inicijalnog stvrdnju, zatim se ravna i gutoči s drvenim floatom.
② Cjevovodi za vodu/struju trebaju prolaziti unutar reber između CBM samostabilnih formi. Ako prolaze kroz jedinicu, koristite manju formu. Tijekom instalacije forme i livanja betona, konstruirajte radne platforme. Postavite podrške za pumpu betona na tim platformama. Osoblje ne smije hodati direktno na formu, a materijal ne smije biti skladišten direktno na nju.

​6 Inženjerska performansa CBM samostabilne forme​
① Povećana slobodna visina
U usporedbi s konvencionalnim sustavima grede-ploča, dva projekta s praznim jezgrom pločama smanjila su debljinu strukture svakog kat-a za 30-50cm, povećavajući slobodnu visinu. CBM samostabilna forma idealna je za veliki raspon, teške opterećene industrijske/javne strukture. Osigurava ravnomjerno raspodjelu snage i omogućuje fleksibilno postavljanje particija.
② Smanjeni troškovi
CBM sustav prazne jezgre ploče karakterizira mrežast ortogonalni "I"-oblik reber i skrivene gusto raspoređene rebe, omogućujući ravnomjernu prenos snage. Na temelju dva projekta, smanjio je armiranih čelika za 27%, volumen betona za 29% i površinu forme za 46% u usporedbi s konvencionalnim RC okvirnim strukturama. Ukupni troškovi građevine smanjeni su za 26.3%.
③ Pojednostavljena konstrukcija
CBM forma nudi visoku čvrstoću, lagani težinu, otpornost na udar i integrirane okvirne nosače za lakšu instalaciju. Sa skrivenim grebama, dno ploče ostaje ravno, pojednostavljajući operacije forme/shoringa.
④ Lagana težina, optimizirana performansa
CBM prazne jezgre ploče smanjile su strukturnu vlastitu težinu za 27.6% na temelju izračuna, optimizirajući dizajn grebda, ploča, stupova i temelja.

​7 Rasprava o problemima konstrukcije CBM forme​
① Oskrba donjeg flanga betonom je izazov. Curenje u CBM praznim jezgrom pločama je teško remedirati.
Na razliku od konvencionalnih ploča gdje se beton stavlja direktno na jednu površinu, CBM ploče imaju gornji i donji flang. Doseg gustomere u donjem flangu zahtijeva pažljivo vibriranje malim prečnikom vibratorskim i vanjskim vibratorskim. Nakon toga, skrivene grebde i gornja ploča se livaju, zahtijevajući veliku pažnju i posvećeno QC nadzor.
Frekvencija pukotina u CBM pločama je slična ili malo niža od konvencionalnih ploča. Međutim, curenje se dogodilo na podrumskim krovovima i krovima ploča u oba projekta. Identifikacija uzroka je teška - mogući izvori uključuju pukotine u gornjem flangu, protjecanje vode kroz susjedne forme ili cjevovode unutar rebri. Trošak/napor za popravak po curenju je 5-8 puta veći od konvencionalnih ploča.
② Konstrukcijske spojnice i proširene trake zahtijevaju detaljno projektiranje
Lokacije strukturnih proširenh spojnica obično su određene normativima. Međutim, dual-flang natura CBM ploča komplicira livanje ako spojnica leži uz formu: osiguravanje vezivanja novog/starih betona u donjem flangu i sadržavanje gruta je teško. Na mjestu, lokacije spojnica trebaju se prilagoditi na temelju rasporeda forme kako bi spojnica pala unutar rebri između formi. Može biti potrebno promijeniti veličinu susjednih jedinica.
S CBM pločama koje obično pokrivaju velike površine, dizajneri često zanemaruju postavljanje konstrukcijskih spojnica. Da bi se osiguralo pravilno vezivanje unutar inicijalnog vremena stvrdnju, tim na mjestu mora odrediti lokacije spojnica uzimajući u obzir ograničenja širine livanja i resurse. Spojnice moraju zadovoljavati zahtjeve normativa i biti postavljene unutar rebri.
③ Teško ublažavanje boje forme
Ako se pojavi boja forme tijekom livanja, postojeće kontra-mjere (uklanjanje gornjeg armiranja, čišćenje betona, ponovno fiksiranje forme) su praktično nepraktične i često neefektivne. Trenutno, jedino rješenje je razbijanje/uklanjanje plavog elementa, postavljanje dodatnog armiranja i livanje čvrstog betona tamo. Rigoran nadzor na mjestu za fiksiranje forme i mjere protiv boje forme su nužni tijekom građevine.