Orta Gerilimli Katı İzoleli Halka Ana Ünite Teknolojisi ve Testi

1 Giriş​
10kV orta gerilimli halka anahtarlama birimleri (RMU'lar) için yaygın yalıtım yöntemleri gaz yalıtımı, katı yalıtım ve hava yalıtımı içerir.
• Gaz yalıtımı genellikle SF₆'yi yalıtım ortamı olarak kullanır. Ancak, tek bir SF₆ molekülü, CO₂ molekülünün sera etkisinden 25.000 kat daha fazla sera etkisi yaratır ve SF₆ atmosferde 3.400 yıl boyunca kalır, bu da önemli çevresel riskler oluşturmaktadır. Orta gerilimli RMU'lar yaygın olarak dağıtılmış olup, sorumlulukla ele alındığında SF₆'nin toplanması zor ve pahalı olmaktadır.
• Hava yalıtımı, daha büyük yalıtım açıklığı gerektirdiğinden, anahtar ekipmanının boyutunu önemli ölçüde küçültmesini önler.

Şehir elektrik dağıtım ağlarının hızlı gelişimiyle birlikte, yüksek binalar ve raylı ulaşım gibi uygulamalar, RMU performansını artırmayı talep etmektedir - daha küçük alana ihtiyaç, yüksek güvenlik/güvenilirlik, minimum bakım ve çevre uygunluğu gerektirmektedir. Orta gerilimli katı yalıtlı RMU'lar artan bir eğilimdir.

10kV katı yalıtlı RMU'lar, SF₆ gazı yerine katı yalıtım teknolojisini kullanmaktadır. Hacmi, benzer hava yalıtlı ekipmanların hacminin sadece %30'unu oluşturmaktadır, daha güvenilir yalıtım performansı sağlayarak uzmanlar ve kullanıcılar tarafından sürekli tanınmaktadır.

​2 Yalıtım Malzemeleri ve Tasarım​
Maliyet analizi, katı yalıtlı RMU'ların toplam fiyatının %40'ından fazlasının yalıtım yapısına ait olduğunu göstermektedir. Uygun yalıtım malzemelerinin seçilmesi, makul yalıtım yapılarının tasarlanması ve uygun yalıtım yöntemlerinin belirlenmesi, RMU değeri için kritik önem taşımaktadır.

Epoksi reçine, 1930 yılında ilk sentezlendikten beri additiflerle sürekli geliştirilmektedir. Yüksek dielektrik dayanımı, yüksek mekanik dayanımı, polimerleşme sırasında düşük hacimsel daralma ve işleme kolaylığı ile bilinmektedir. Bu nedenle, onu orta gerilimli RMU'lar için ana yalıtım malzemesi olarak kullanıyoruz. Sertleştiriciler, sertleştirici maddeler, plastisiteler, doldurucular ve renklendiriciler eklenerek yüksek performanslı epoksi reçine oluşturulmuştur. Isıya dayanıklılık, termal açılım ve iletkenliğinin iyileştirilmesi, uzun vadeli çalışma geriliminde ve kısa vadeli aşırı gerilimler altında yanıcı maddesizlik ve mükemmel yalıtım özelliklerini sağlamaktadır.

Geleneksel RMU yalıtım yapıları, homojen olmayan elektrik alanları oluşturur. Sadece açıklığın artırılması, bu alanlarda yalıtım gücünü artırmak için yeterli değildir. Alan yapısını optimize ederek homojenliği artırıyoruz. Epoksi reçinenin elektrik dayanımı 22-28 kV/mm arasındadır, bu da optimizasyon yapılmış yapılar arasında birkaç milimetre açıklık gereklidir, bu da ürün boyutlarını büyük ölçüde azaltmaktadır.

​3 Orta Gerilimli Katı Yalıtlı RMU'ların Yapısal Tasarımı​
Boşluk kesiciler, ayrıştırıcılar, yerleştiriciler ve tüm iletken parçalar, kalıplara yerleştirilir. Yüksek performanslı epoksi reçine, otomatik basınç jelasyon teknolojisi kullanılarak integral olarak dökülür. Arka takviye ortamı vakumdur, yalıtım ise epoksi reçine tarafından sağlanır.

Kabın yapısı, standartlaştırılmış seri üretim için modüler tasarım kullanmaktadır. Her RMU bölmesi, arızalı arkı bireysel modüller içinde tutmak için metal bölümlerle ayrılabilir. Entegre ana hat bağlantı noktaları ve entegre temas bağlantı noktaları kullanılır. Ana hat, teleskopik entegre bağlantı noktalarıyla bağlantılı, bölünmüş, kapalı yalıtlı ana hatlardan oluşur, böylece saha montajı ve komisyonlama konusunda kolaylık sağlar. Kab kapısı, iç ark koruması tasarımı ile kapalı durumda devre kapanma, açılma ve yerleştirme (üç pozisyonlu işlem) yapılmasına izin verir. Anahtarlama durumu, gözlem penceresi üzerinden görülebilir, güvenli ve güvenilir bir işlem sağlar.

​4 Orta Gerilimli Katı Yalıtlı RMU'ların Avantajları ve Tip Test Analizi​
​4.1 Temel Avantajlar:​​
(1) Yüksek performanslı epoksi reçine kullanılarak güvenilir yalıtım ve düşük kısmi salınımlar sağlanır.
(2) Tamamen yalıtılmış ve kapalı yapı, açık aktif parçalar yoktur. Toz veya kirletici maddelerden etkilenmez. Çeşitli ortamlara (yüksek/düşük sıcaklıklar, yüksek rakımlar, patlama/kirlilik riski olan alanlar) uygun olup, yüksek sıcaklık çalışmasında SF₆ gaz basıncı değişimleri veya aşırı soğukta sıvılaşma gibi sorunları ortadan kaldırır. Yüksek tuz sisli kıyı bölgelerinde belirgin avantajlar sunar.
(3) SF₆'sızdır ve zararlı gazlar içermez - çevre dostu bir üründür. Sızdırmaz tasarım düzenli bakım ihtiyacını ortadan kaldırır. Patlama direnci artırılmıştır, tehlikeli alanlara uygundur. Tamamen yalıtılmış üç fazlı yapı, faz arası arızaları önleyerek güvenliği ve güvenilirliği sağlar.
(4) Hava yalıtlı RMU'ların gerektirdiği alanın sadece %30'una karşılık gelir - çok kompakt bir çözümdür.

​4.2 Tip Test Analizi​
Bu avantajlara dayanarak kapsamlı tip testleri yapılmıştır, bunlar şunları içerir:

• Yalıtım testleri (42kV/48kV dayanım gerilimi)
• Kısmi salınımlar ölçümü (≤ 5pC)
• Yüksek/düşük sıcaklık testleri (+80°C / -45°C)
• Bulanıklaşma testi (II. sınıf kirlilik)
• İç ark testi (0.5s)
  Test sonuçları, ürünün tamamen spesifikasyonları karşıladığını ve belirtilen tüm avantajların doğruluğunu doğrulamıştır.

Ek ulusal standart testleri gerçekleştirilmiştir:

• Sıcaklık yükseltme testi
• Ana devre direnç ölçümü
• Nominal zirve dayanım akımı ve kısa süreli dayanım akımı testleri
• Nominal kısa devre yapma kapasitesi testi
• Nominal kısa devre kesme kapasitesi testi
• Elektriksel dayanıklılık testi
• Mekanik test
• Toprağa bağlı arıza testi (faz arası)
• Nominal aktif yük akımı anahtarlama testi
• Nominal kapasitif akım anahtarlama testi
  Tüm sonuçlar ulusal standartlara uygun olup, doğrulanmıştır.

​5 Önemli İnşaat Noktaları​
① Beton dökülürken, önce kirişler ve sütunlar, ardından plakalar dökülür. Form kalıpları yönünde tabaka tabaka dökülür, beton CBM kendi-stabil form kalıplarına dağıtılarak aşağı doğru titreşir. İlk beton tabakası, form kalıbının yüksekliğinin yarısına kadar dökülür, her iki tarafında simetrik olarak titreşir. ≤35mm çapındaki (genellikle 30mm) titreşirler kullanılarak düzgün penetrasyon ve titreşim sağlanır. Boşluklar, titreşimsizlik veya form kalıbına temas engellenir. Mesafe ≤25cm, her nokta başına süresi ≤3sn'dir. Yoğunlaşmanın doğrulanmasından sonra, yüzey tabakası yeniden screed titreşir ile titreşir, ardından ahşap fırça ile düzleştirilir ve sıkıştırılır.
② Su/elektrik boruları, CBM kendi-stabil form kalıplarının arasında olmalıdır. Eğer birimden geçiyorsa, daha küçük form kalıbı boyutu kullanılmalıdır. Form kalıbı montajı ve beton dökümü sırasında, çalışma platformları inşa edilmelidir. Beton pompası boru destekleri bu platformlarda yerleştirilmelidir. Personel doğrudan form kalıbında yürümemeli ve malzemeler doğrudan üzerine depolanmamalıdır.

​6 CBM Kendi-Stabil Form Kalıplarının Mühendislik Performansı​
① Artmış Net Yükseklik
Geleneksel kiriş-plaka sistemlere kıyasla, boşluklu plakaları kullanan iki proje, her katın yapısal kalınlığını 30-50cm azaltarak net yüksekliği artırmıştır. CBM kendi-stabil form kalıpları, geniş çaplı, ağır yük taşıyan endüstriyel/kamu yapıları için idealdir. Düzgün kuvvet dağılımı sağlar ve bölme duvarlarının esnek yerleştirilmesine imkan tanır.
② Azaltılmış Maliyetler
CBM boşluklu plaka sistemi, kafes şeklinde dikdörtgensel "I" şekilli kafes ve gizli, yoğun aralıklı kirişlere sahiptir, dengeli kuvvet transferini sağlar. İki projeye dayanarak, geleneksel RC çerçeve yapılarına kıyasla güçlendirme çelik miktarını %27, beton hacmini %29, form kalıbı alanını %46 azaltmıştır. Toplam inşaat maliyeti %26.3 azalmıştır.
③ Basitleştirilmiş İnşaat
CBM form kalıpları, yüksek dayanım, hafif ağırlık, darbe direnci ve kolay montaj için entegre destek çerçevelerine sahiptir. Gizli kirişler sayesinde plaka alt kısmı düz kalır, form kalıbı/destek operasyonlarını basitleştirir.
④ Daha Hafif Ağırlık, Optimizasyonlu Performans
CBM boşluklu plakalar, hesaplara göre yapısal kendi ağırlığını %27.6 azaltarak, kiriş, plaka, sütun ve temel tasarımlarını optimize eder.

​7 CBM Form Kalıpları İnşaat Sorunları Üzerine Tartışma​
① Alt flanş betonun yoğunlaşmasını sağlamak zordur. CBM boşluklu plakalardaki sızıntılar düzeltilmesi zordur.
Geleneksel plakalarda beton tek bir yüzeye doğrudan yerleştirilirken, CBM plakaları üst ve alt flanşlara sahiptir. Alt flanşta yoğunlaşma sağlamak için küçük çaplı titreşirler ve dış titreşirler kullanılarak titiz titreşim gerekmektedir. Bunu takiben, gizli kirişler ve üst plaka dökülür, bu süreç büyük özen ve özel kalite kontrol gözetimini gerektirir.
CBM plakalarındaki çatlak frekansı, geleneksel plakalara kıyasla eşit veya biraz daha düşüktür. Ancak, her iki projede de bodrum çatıları ve çatı plakalarında sızıntılar oluşmuştur. Sebep belirlemesi zordur - olası kaynaklar, üst flansta çatlaklar, bitişik form kalıplar aracılığıyla su sızıntısı veya kirişler arasındaki borular olabilir. Sızıntı başına onarım çaba/maliyet, geleneksel plakalara kıyasla 5-8 kat daha yüksektir.
② İnşaat Başlıkları ve Genişleme Şeritleri Detaylı Tasarım Gerektirir
Yapısal genişleme başlık konumları genellikle tasarım kodları tarafından belirlenir. Ancak, CBM plakalarının çift flanş yapısı, bir başlık form kalıbına abutt olduğunda dökümü karmaşıklaştırır: yeni/eski beton arasındaki bağlanmayı ve grout'un içerilmesini sağlamak zordur. Sahada, form kalıbı yerleşimi dikkate alınarak başlık konumları ayarlanmalı, başlıklar form kalıpların arasında kirişler üzerinde yer almalıdır. Komşu birimlerin boyutlandırılması gerekebilir.
CBM plakaları genellikle geniş alanları kapladığından, tasarımcılar genellikle inşaat başlığı yerleştiriminin önemini ihmal eder. Doğru bağlanma için ilk kurulum süresi içinde, saha ekibi, döküm genişliği sınırları ve kaynak yeteneklerini dikkate alarak başlık konumlarını belirlemelidir. Başlıklar, kod gereksinimlerini karşılamalı ve kirişler arasında yer almalıdır.
③ Form Kalıbı Flotasyonunu Zor Olarak Azaltma
Döküm sırasında form kalıbı flotasyonu oluşursa, mevcut tedbirler (üst güçlendirme çeliklerin çıkarılması, betonun temizlenmesi, form kalıbının yeniden sabitlenmesi) genellikle uygulanabilir değil ve etkili değildir. Şu an, tek çözüm, yüzen birimi kırmak/kaldırmak, ek güçlendirme çelik yerleştirmek ve oraya katı beton dökmektir. İnşaat sırasında form kalıbının sabitlenmesi ve anti-flotasyon tedbirlerinin sıkı site gözetimi gereklidir.