Teknolohiya at Pagsubok ng Medium-Voltage Solid-Insulated Ring Main Unit

17yrs 700++ staff 108000m²+m² US$150,000,000+ China

1 Introduction
Ang mga karaniwang paraan ng insulasyon para sa 10kV medium-voltage ring main units (RMUs) ay kinabibilangan ng gas insulasyon, solid insulasyon, at air insulasyon.
• Ang gas insulasyon ay tipikal na gumagamit ng SF₆ bilang insulating medium. Gayunpaman, ang isang solong molekula ng SF₆ ay may greenhouse effect na 25,000 beses mas malaki kaysa sa CO₂ molecule, at ang SF₆ ay nananatili sa atmospera nang 3,400 taon, na nagpapaharap sa malaking panganib sa kapaligiran. Ang mga medium-voltage RMUs ay malawakang ipinamamahagi, kaya mahirap at mahal ang pag-recycle ng SF₆ kung ito ay gagawin nang responsable.
• Ang air insulasyon ay nangangailangan ng mas malaking insulasyon clearance, na hindi nagpapahintulot ng significant size reduction ng switchgear.

Sa mabilis na pag-unlad ng urban power distribution networks, ang mga aplikasyon tulad ng high-rise buildings at rail transit ay nangangailangan ng mas maayos na performance ng RMU—nangangailangan ng mas maliit na footprint, mataas na seguridad/reliability, minimal maintenance, at environmental suitability. Ang mga medium-voltage solid-insulated RMUs ay kumakatawan sa isang lumalaking trend.

Ang 10kV solid-insulated RMUs ay gumagamit ng teknolohiya ng solid insulasyon sa halip na SF₆ gas. Ang kanilang volume ay lamang 30% ng katumbas na air-insulated equipment, na nagbibigay ng mas reliable na insulasyon performance at nagbibigay ng consistent recognition mula sa mga eksperto at users.

2 Insulation Materials and Design
Ang cost analysis ay nagpapakita na ang insulation structure ay nagsasama ng higit sa 40% ng kabuuang presyo ng solid-insulated RMUs. Ang pagpili ng suitable na insulation materials, pagdisenyo ng rational na insulation structures, at pagtukoy ng appropriate na insulation methods ay mahalaga para sa value ng RMU.

Simula noong unang synthesis nito noong 1930, ang epoxy resin ay patuloy na na-improve sa pamamagitan ng mga additives. Ito ay kilala sa kanyang mataas na dielectric strength, mataas na mechanical strength, mababang volumetric shrinkage sa panahon ng curing, at ease of machining. Kaya, ginagamit namin ito bilang primary insulation material para sa medium-voltage RMUs, na pinahusay pa ng hardeners, toughening agents, plasticizers, fillers, at pigments upang bumuo ng high-performance epoxy resin. Ang mga pagbabago sa heat resistance, thermal expansion, at thermal conductivity ay nagbibigay ng flame retardancy at excellent insulation properties sa ilalim ng long-term operating voltage at short-term overvoltages.

Ang conventional RMU insulation structures ay naglilikha ng non-uniform electric fields. Ang simpleng pag-increase ng clearances ay hindi sapat upang mapataas ang insulation strength sa ganitong mga field. Nag-o-optimize kami ng field structure upang mapabuti ang uniformity. Ang electrical strength ng epoxy resin ay nasa 22-28 kV/mm, na nangangahulugan lamang na ang ilang milimetro ng clearance ang kailangan sa pagitan ng mga phase sa optimized structures, na drastikong nagrereduce sa laki ng produkto.

3 Structural Design of Medium-Voltage Solid-Insulated RMUs
Ang vacuum interrupters, disconnectors, grounding switches, at lahat ng conductive components ay inilalagay sa molds. Ang high-performance epoxy resin ay integrally cast gamit ang automated pressure gelation technology. Ang arc-extinguishing medium ay vacuum, at ang insulasyon ay ibinibigay ng epoxy resin.

Ang cabinet structure ay gumagamit ng modular design para sa madaling standardized mass production. Ang bawat RMU bay ay nahahati ng metal partitions upang mapigilan ang fault arcs sa loob ng individual modules. Ginagamit ang integrated busbar connectors at integrated contact connectors. Ang main busbar ay binubuo ng segmented, enclosed insulated busbars na konektado sa pamamagitan ng telescopic integrated connectors para sa convenient on-site installation at commissioning. Ang cabinet door ay may internal arc-proof design at nagbibigay ng breaker closing, opening, at grounding (three-position operation) habang sarado ang pinto. Ang status ng switch ay visible sa pamamagitan ng observation windows, na nagpapatunay ng safe at reliable na operasyon.

4 Advantages and Type Testing Analysis of Medium-Voltage Solid-Insulated RMUs
4.1 Key Advantages:
(1) Gumagamit ng high-performance epoxy resin para sa reliable na insulasyon at mababang partial discharge.
(2) Fully insulated at sealed structure na walang exposed live parts. Hindi naapektuhan ng dust o contaminants. Angkop sa iba't ibang environment (high/low temperatures, high altitudes, explosion/contamination-prone areas). Nag-eeliminate ng mga isyu tulad ng pag-fluctuate ng pressure ng SF₆ gas sa panahon ng high-temperature operation o liquefaction sa extreme cold. Nagbibigay ng distinct advantages sa high-salt-fog coastal areas.
(3) Walang SF₆ at walang hazardous gases—an eco-friendly product. Leak-proof design na nag-eeliminate ng regular maintenance. Enhanced explosion resistance na angkop sa hazardous locations. Ang fully insulated three-phase structure ay nagpaprevent ng phase-to-phase faults, na nagpapatunay ng safety at reliability.
(4) Nangangailangan lamang ng 30% ng espasyo na kailangan ng air-insulated RMUs—an ultra-compact solution.

4.2 Type Testing Analysis
Batay sa mga advantages na ito, isinagawa ang comprehensive type testing, kasama ang mga sumusunod:

Insulation tests (42kV/48kV withstand voltage)
Partial discharge measurement (≤ 5pC)
High/low temperature tests (+80°C / -45°C)
Condensation test (Class II pollution)
Internal arc test (0.5s)
Nagpatunay ang resulta ng test na ang produkto ay buong sumasakop sa specifications, na nagpapatunay ng lahat ng nai-listang advantages.

Kasama rin ang mga national standard tests:

Temperature rise test
Main circuit resistance measurement
Rated peak withstand current and short-time withstand current tests
Rated short-circuit making capacity test
Rated short-circuit breaking capacity test
Electrical endurance test
Mechanical test
Earth-fault test (phase-to-phase)
Rated active load current switching test
Rated capacitive current switching test
Lahat ng resulta ay sumasakop sa national standards.

5 Key Construction Points
① Sa pag-pour ng concrete, i-pour muna ang beams at columns, sundan ng slabs. Pour layer-by-layer sa direksyon ng formwork tubes, na ididistribute ang concrete sa CBM self-stabilizing formwork bago i-vibrate pababa. Ilagay ang unang layer ng concrete hanggang sa kalahati ng taas ng formwork, i-vibrate symmetrically sa parehong gilid. Gamitin ang vibrators ≤35mm diameter (typical 30mm) para sa uniform penetration at vibration. Iwasan ang gaps, under-vibration, o contact sa formwork. Spacing ≤25cm, duration ≤3s per point. Pagkatapos makumpirma ang compaction, i-vibrate muli ang surface layer gamit ang screed vibrator bago initial setting, sundan ng leveling at compaction gamit ang wood float.
② Dapat ang water/electricity conduits ay tumatakbo sa loob ng ribs sa pagitan ng CBM self-stabilizing formwork units. Kung dadaan sa gitna ng unit, gamitin ang mas maliit na formwork size. Sa panahon ng formwork installation at concrete pouring, gawin ang working platforms. Itapon ang concrete pump pipe supports sa mga platforms. Ang mga tao ay hindi dapat lumingon direktamente sa formwork, at ang mga materyales ay hindi dapat idinaos diretso sa ito.

6 Engineering Performance of CBM Self-Stabilizing Formwork
① Increased Clear Height
Kumpara sa conventional beam-slab systems, ang dalawang proyektong gumamit ng hollow-core slabs ay naka-reduce ng 30-50cm ang structural thickness bawat floor, na nagdudulot ng pagtaas ng clear height. Ang CBM self-stabilizing formwork ay ideal para sa large-span, heavy-load industrial/public structures. Ito ay nagse-ensure ng uniform force distribution at nagbibigay ng flexible placement ng partition walls.
② Reduced Costs
Ang CBM hollow-core slab system ay may grid-like orthogonal "I"-shaped lattice at hidden closely-spaced ribs, na nagbibigay ng balanced force transfer. Batay sa dalawang proyekto, ito ay naka-reduce ng 27% ang reinforcement steel, 29% ang concrete volume, at 46% ang formwork area kumpara sa conventional RC frame structures. Ang overall construction costs ay naka-bawas ng 26.3%.
③ Simplified Construction
Ang CBM formwork ay may mataas na lakas, light weight, impact resistance, at integrated support frames para sa madaling installation. May hidden beams, ang ilalim ng slab ay flat, na nagpapadali ng formwork/shoring operations.
④ Lighter Weight, Optimized Performance
Ang CBM hollow-core slabs ay naka-reduce ng 27.6% ang structural self-weight batay sa mga kalkulasyon, na nag-o-optimize ng disenyo ng beams, slabs, columns, at foundations.

7 Discussion on CBM Formwork Construction Issues
① Mahirap tiyakin ang compaction ng lower flange concrete. Ang leakage sa CBM hollow-core slabs ay mahirap i-remedy.
Kumpara sa conventional slabs kung saan ang concrete ay inilalagay diretso sa single surface, ang CBM slabs ay may upper at lower flanges. Ang pagtiyak ng compaction sa lower flange ay nangangailangan ng meticulous vibration gamit ang small-diameter vibrators at external vibrators. Pagkatapos nito, ang hidden beams at top slab ay inilalagay, na nangangailangan ng great care at dedicated QC oversight.
Ang frequency ng cracks sa CBM slabs ay katulad o kaunti lang ang mas mababa kaysa sa conventional slabs. Gayunpaman, ang leaks ay nangyari sa basement roofs at roof slabs ng parehong proyekto. Mahirap makilala ang dahilan—mga potensyal na sources ay kinabibilangan ng cracks sa upper flange, water seepage sa pamamagitan ng adjacent formwork, o conduits sa loob ng ribs. Bawat leak, ang repair effort/cost ay 5-8 beses mas mataas kaysa sa conventional slabs.
② Construction Joints & Expansion Strips Require Detailed Design
Ang lokasyon ng structural expansion joints ay tipikal na ispesipiko sa design codes. Gayunpaman, ang dual-flange nature ng CBM slabs ay nagpapahirap sa pag-pour kung ang joint ay nasa tabi ng formwork unit: tiyakin ang bond sa pagitan ng new/old concrete sa lower flange at ang containment ng grout ay mahirap. Sa site, ang mga lokasyon ng joint ay dapat i-adjust batay sa layout ng formwork upang siguraduhin na ang joints ay nasa within ribs between formwork units. Maaaring kailanganin ang resizing ng adjacent units.
Dahil ang CBM slabs ay karaniwang nakakakambyo ng malaking lugar, ang mga designer ay madalas nakakalimutan ang proper placement ng construction joints. Upang tiyakin ang proper bonding sa loob ng initial setting time, ang site team ay dapat mag-determine ng lokasyon ng joints na inaangkin ang pour width limits at resource capabilities. Ang joints ay dapat sumunod sa code requirements at dapat ilagay sa within ribs.
③ Difficult Mitigation of Formwork Buoyancy
Kung ang formwork buoyancy ay nangyayari sa panahon ng pouring, ang existing countermeasures (removing top reinforcement, clearing concrete, re-fixing formwork) ay impractical at madalas hindi effective. Sa kasalukuyan, ang tanging solusyon ay ang pag-break/removal ng floated unit, paglagay ng additional reinforcement, at pouring ng solid concrete doon. Ang rigorous onsite monitoring ng formwork securing at anti-buoyancy measures ay essential sa panahon ng construction.