Közép-feszültségű szilárd izolációjú gyűrűfőegység technológia és tesztelés

1 Bevezetés​
A 10 kV középfeszültségű gyűrőkészülékek (RMU) általános izolációs módszerei a gázizoláció, a szilárdizoláció és a levegőizoláció.
• A gázizoláció tipikusan SF₆-ot használ izolációs anyagnak. Egyetlen SF₆ molekula hőházhatása 25 000-szer nagyobb, mint egy CO₂ molekula, és az SF₆ 3 400 évig marad az atmoszférában, ami jelentős környezeti kockázatokat jelent. A középfeszültségű RMU-k széles körben vannak eloszlva, ami nehézzé teszi az SF₆ felvételét, ha felelősségteljesen kezeljük, ami drágább is lehet.
• A levegőizoláció nagyobb izolációs távolságokat igényel, ami megakadályozza a váltókészülék méretének jelentős csökkentését.

Az országos elektromos hálózatok gyors fejlődésével magas épületek és vasúti közlekedési alkalmazások többek között növelik a RMU-k teljesítményének követelményeit – kisebb helyigény, magas biztonság/megbízhatóság, minimális karbantartás és környezeti megfelelőség. A középfeszültségű szilárdizolt RMU-k egy növekvő trendet képviselnek.

A 10 kV szilárdizolt RMU-k szilárdizolációs technológiát használnak SF₆ gáz helyett. Ők csak 30%-os térfogattal rendelkeznek a hasonló levegőizolt készülékekhez képest, amely továbbá megbízhatóbb izolációs teljesítményt nyújt, és konzisztens elismerést kapnak szakértők és felhasználók részéről.

​2 Izolációs anyagok és tervezés​
Költségvizsgálat alapján az izolációs szerkezet több mint 40%-át teszi ki a szilárdizolt RMU-k teljes árából. Megfelelő izolációs anyagok kiválasztása, racionális izolációs szerkezetek tervezése és a megfelelő izolációs módok meghatározása kulcsfontosságú a RMU értékének.

Az epoxidreszta, amit először 1930-ban szintetizáltak, folyamatosan fejlesztik hozzáadékakkal. Jól ismert magas elektrikus erősségével, magas mechanikai erősségével, alacsony kötegesszűkülésével a kitöltés során és könnyű feldolgozhatóságával. Ezért használjuk fő izolációs anyagnak a középfeszültségű RMU-k esetén, amelyet keményítőkkel, merevségnövelőkkel, rugalmasítókkel, tölthetőkkel és festékkel egészítünk ki, hogy magas teljesítményű epoxidresztát kapjunk. A hőmérsékletellenállás, hőkifejezési és hővezetési javítások tűzellenállóvá és kiváló izolációs tulajdonságokkal rendelkezővé teszik a hosszú ideig tartó működőfeszültség és rövid ideig tartó túlfeszültség mellett.

A hagyományos RMU izolációs szerkezetek nem egyenletes elektromos mezőket hoznak létre. Csak a távolságok növelése elegendő nem az izolációs erejük javításához ilyen mezőkben. Optimalizáljuk a mezőszerkezetet, hogy egyenletesebb legyen. Az epoxidreszta elektrikus ereje 22–28 kV/mm között van, ami azt jelenti, hogy csak néhány milliméteres távolság szükséges a fázisok között optimalizált szerkezetekben, ami drasztikusan csökkenti a termék méretét.

​3 Középfeszültségű szilárdizolt RMU-k szerkezeti tervezése​
A vakuum lehullók, a kapcsolók, a talajkapcsolók és az összes vezető elemet formákba helyezik. A magas teljesítményű epoxidresztát automatikus nyomásos gelatizálási technológiával integrálják. A hullámkitörlő médium a vakuum, míg az izolációt az epoxidreszta biztosítja.

A dobozszerkezet moduláris tervezést alkalmaz standardizált massatermeléshez. Minden RMU szektor metállemezekkel van elválasztva, hogy a hibahullámokat egyenkénti modulokon belül tartsák. Integrált buszbefogókat és integrált kapcsolóbefogókat használnak. A főbusz szegментованный, закрытый изолированный шинный мост, соединенный телескопическими интегрированными соединителями для удобства монтажа и пуско-наладки на месте. Дверь шкафа имеет внутреннюю защиту от дуги и позволяет выполнять операции с выключателем (закрытие, открытие и заземление) при закрытой двери. Состояние выключателя видно через смотровые окна, что обеспечивает безопасную и надежную эксплуатацию.

​4 Преимущества и анализ типовых испытаний средневольтных твердотельных RMU​
​4.1 Ключевые преимущества:​​
(1) Использование высокопроизводительной эпоксидной смолы для надежной изоляции и низкого частичного разряда.
(2) Полностью изолированная и герметичная конструкция без открытых токоведущих частей. Не подвержена воздействию пыли или загрязнений. Подходит для различных условий (высокие/низкие температуры, высокогорье, взрывоопасные/загрязненные районы). Устраняет проблемы, связанные с колебаниями давления газа SF₆ при работе при высоких температурах или замерзанием при экстремально низких температурах. Обладает явными преимуществами в прибрежных районах с высокой соленостью воздуха.
(3) Без SF₆ и не содержит опасных газов — экологически чистый продукт. Герметичная конструкция исключает необходимость регулярного обслуживания. Повышенная взрывобезопасность подходит для опасных мест. Полностью изолированная трехфазная структура предотвращает фазовые отказы, обеспечивая безопасность и надежность.
(4) Занимает всего 30% пространства, требуемого для воздушно-изолированных RMU — сверхкомпактное решение.

​4.2 Анализ типовых испытаний​
На основе этих преимуществ были проведены комплексные типовые испытания, включая:

• Испытания на изоляцию (42 кВ/48 кВ)
• Измерение частичного разряда (≤ 5 пК)
• Испытания на высокую/низкую температуру (+80°C / -45°C)
• Испытания на конденсацию (класс II загрязнения)
• Внутреннее дуговое испытание (0,5 с)
  Результаты испытаний подтвердили, что продукт полностью соответствует спецификациям, подтверждая все заявленные преимущества.

Дополнительно были проведены национальные стандартные испытания:

• Испытание на нагрев
• Измерение сопротивления основного цепи
• Испытания на номинальный пиковый выдерживаемый ток и коротковременный выдерживаемый ток
• Испытание на номинальную коммутирующую способность при коротком замыкании
• Испытание на номинальную размыкающую способность при коротком замыкании
• Испытание на электрическую выносливость
• Механическое испытание
• Испытание на заземление (между фазами)
• Испытание на коммутацию номинального активного нагрузочного тока
• Испытание на коммутацию номинального емкостного тока
  Все результаты соответствуют национальным стандартам.

​5 Ключевые моменты строительства​
① При заливке бетона сначала заливают балки и колонны, затем плиты. Бетон заливают слоями в направлении опалубочных труб, распределяя его на CBM самостабилизирующейся опалубке, после чего вибрируют вниз. Первый слой бетона заливают до половины высоты опалубки, вибрируют симметрично с обеих сторон. Используйте вибраторы диаметром ≤35 мм (обычно 30 мм) для равномерного проникновения и вибрации. Избегайте пустот, недостаточной вибрации или контакта с опалубкой. Расстояние ≤25 см, продолжительность ≤3 секунды на точку. После подтверждения уплотнения поверхность снова вибрируют с помощью виброрейки перед начальным затвердеванием, затем выравнивают и уплотняют деревянной гладилкой.
② Водопроводные и электрические трубы должны проходить между рёбрами CBM самостабилизирующейся опалубки. Если они проходят через единицу, используйте меньший размер опалубки. Во время установки опалубки и заливки бетона создавайте рабочие платформы. Размещайте опоры бетононасосных труб на этих платформах. Персонал не должен ходить прямо по опалубке, материалы не должны быть складированы на ней.

​6 Инженерные характеристики CBM самостабилизирующейся опалубки​
① Увеличенная свободная высота
По сравнению с традиционными системами балок и плит, два проекта, использующие пустотелые плиты, сократили толщину конструкции каждого этажа на 30-50 см, увеличив свободную высоту. CBM самостабилизирующаяся опалубка идеальна для крупнопанельных, тяжелонагруженных промышленных и общественных зданий. Она обеспечивает равномерное распределение нагрузок и позволяет гибко размещать перегородки.
② Снижение затрат
Система CBM пустотелых плит имеет сетчатую ортогональную "I"-образную решетку и скрытые плотно расположенные ребра, обеспечивающие сбалансированную передачу нагрузок. На основе двух проектов было снижено количество арматуры на 27%, объем бетона на 29%, площадь опалубки на 46% по сравнению с традиционными железобетонными каркасными конструкциями. Общие строительные затраты снизились на 26,3%.
③ Упрощение строительства
CBM опалубка обладает высокой прочностью, легкостью, ударопрочностью и интегрированными опорными рамами, что облегчает установку. Благодаря скрытым балкам, нижняя поверхность плиты остается плоской, что упрощает работы по опалубке и подпорам.
④ Меньший вес, оптимизированные характеристики
CBM пустотелые плиты сокращают собственный вес конструкции на 27,6% по расчетам, оптимизируя проектирование балок, плит, колонн и фундаментов.

​7 Обсуждение вопросов строительства CBM опалубки​
① Обеспечение уплотнения бетона нижней полки является сложной задачей. Утечки в CBM пустотелых плитах трудно устранить.
В отличие от традиционных плит, где бетон укладывается непосредственно на одну поверхность, CBM плиты имеют верхнюю и нижнюю полки. Для достижения уплотнения нижней полки требуется тщательная вибрация с использованием малых вибраторов и внешних вибраторов. После этого заливаются скрытые балки и верхняя плита, что требует особой внимательности и контроля качества.
Частота трещин в CBM плитах сопоставима или немного ниже, чем в традиционных плитах. Однако, утечки произошли в подвальных кровлях и кровлях обоих проектов. Определение причины сложно — возможные источники включают трещины в верхней полке, просачивание воды через соседние элементы опалубки или трубы, проходящие через ребра. Стоимость ремонта каждой утечки в 5-8 раз выше, чем для традиционных плит.
② Конструктивные швы и деформационные швы требуют детального проектирования
Местоположение конструктивных деформационных швов обычно определяется нормативными документами. Однако двойная полка CBM плит усложняет заливку, если шов примыкает к элементу опалубки: обеспечение связи нового и старого бетона в нижней полке и удержание раствора затруднено. На месте следует скорректировать местоположение швов, чтобы они попадали между ребрами элементов опалубки. Может потребоваться изменение размеров соседних элементов.
Поскольку CBM плиты обычно покрывают большие площади, проектировщики часто упускают из виду размещение конструктивных швов. Для обеспечения правильного схватывания в течение времени начального затвердевания, команда на месте должна определить местоположение швов, учитывая ограничения по ширине заливки и ресурсные возможности. Швы должны соответствовать требованиям нормативных документов и располагаться внутри ребер.
③ Трудности с устранением плавучести опалубки
Если во время заливки происходит плавучесть опалубки, существующие меры противодействия (удаление верхней арматуры, очистка бетона, повторная фиксация опалубки) часто неэффективны. В настоящее время единственным решением является разрушение и удаление плавающего элемента, добавление дополнительной арматуры и заливка сплошного бетона. Необходимо тщательное наблюдение на месте за фиксацией опалубки и мерами по предотвращению плавучести во время строительства.