12kV ჰაერით დაიზოლირებული რგოლის მთავარი უნიტის იზოლირების შუაში გარკვეული გადაწყვეტის პროექტი დაშვების გადახრის ალბათობის შემცირებისთვის

ენერგეტიკის სწრაფი დეველოპმენტის ფონზე, დაბალ-ნათელი, ენერგიის შესანახი და ეკოლოგიური კონცეფციები ღრმად ინტეგრირებულია ელექტროსართულების და დისტრიბუციის ელექტრო პროდუქტების დიზაინში და წარმოებაში. რინგის მთავარი უნიტი (RMU) არის დისტრიბუციის ქსელში კლუჩევი ელექტრო მოწყობილობა. უსაფრთხოება, ეკოლოგიურობა, ოპერაციული ნდობილობა, ენერგიის ეფექტიურობა და ეკონომიკურობა არის მისი დეველოპმენტის აუცილებელი ტენდენციები. ტრადიციული RMU-ები ძირითადად წარმოადგენენ SF6 აირის იზოლაციით მოწყობილ RMU-ებს. რადგან SF6-ს უარესი დარტყმის არასადარებელი შესაძლებლობა და მაღალი იზოლაციის პერფორმანსი არის, ისინი ფართოდ გამოიყენებიან. თუმცა, SF6 იწვევს გლახაკის ეფექტს. გლახაკის აირებზე ზრდის რეგულაციული წინააღმდეგობა მიიღებს, ეკოლოგიური აირის იზოლაციით მოწყობილ RMU-ების დეველოპმენტი გახდა უცხოდ მოთხოვნა.

ამჟამად, ეკოლოგიური აირის იზოლაციით მოწყობილ RMU-ები შედგება აზოტის იზოლაციით და სუხის აირის იზოლაციით მოწყობილ RMU-ებისგან. ლიტერატურაში აღწერილია ეს ალტერნატივები. SF6-ს იზოლაციის შესადარებლად, აზოტის და სუხის აირის იზოლაციის შესაძლებლობა არის მხოლოდ მისი ერთი მესამედი. ამიტომ, რომ რინგის მთავარი უნიტის და მისი შინაური კლაპანების საერთო იზოლაციის პერფორმანსი არ დაშვებულიყო შემცირებული იზოლაციის შედეგად მედიუმის შესახებ, როგორც არაფერი შეცვლის არსებულ კაბინეტის სივრცე, არის განსაკუთრებით მნიშვნელოვანი. ეს ძირითადად იხილება შინაური ელექტრო სტრუქტურის და იზოლაციის სტრუქტურის დიზაინში. რაციონალური ელექტრო და იზოლაციის სტრუქტურის დიზაინი შეძლის შეასაზღვროს იზოლაციის მედიუმის შესაძლებლობის დეფიციტი.

ეს სტატია მიძღვნილია რაღაც 12kV სუხის აირის იზოლაციით მოწყობილ RMU-ს შინაური იზოლაციის შესახებ. ის ანალიზირებს ახლოს მდებარე ელექტრო ველის დისტრიბუციას და მის ურთიერთობას, შეფასებს იზოლაციის პერფორმანსს ამ ადგილზე და აკეთებს სტრუქტურულ ოპტიმიზაციას დარტყმის ალბათობის შემცირებისა და იზოლაციის პერფორმანსის გაუმჯობესების მიზნით. შრომა ემზადება ამოცანას სახელმძღვანელო მსგავსი პროდუქტების იზოლაციის დიზაინში.

​1 სუხის აირის იზოლაციით მოწყობილ RMU-ს სტრუქტურა​

ამ სტატიაში შესწავლილი სუხის აირის იზოლაციით მოწყობილ RMU-ს სამგანზომილო სტრუქტურული მოდელი ნახულია ფიგურაში 1. RMU-ს მთავარი ქსელის სტრუქტურა იყენებს ვაკუუმის კლაპანის და სამი პოზიციის კლაპანის კომბინირებულ სქემას. დიზაინი იყენებს სქემას, სადაც სამი პოზიციის კლაპანი მდებარეობს მაინ ბუსბარის მხარეს, ანუ, სამი პოზიციის კლაპანი არის მდებარე რინგის მთავარი უნიტის ზედა მხარეზე, ხოლო ვაკუუმის კლაპანი არის მდებარე ქვედა მხარეზე სოლიდ იზოლაციის პოლეს მეშვეობით.

რადგან ვაკუუმის კლაპანი არის ეპოქსიდური რეზინით დახურული პოლის შიგნით, მისი გარე ზედაპირი იზოლირებულია ეპოქსიდური რეზინით. ეპოქსიდური რეზინის იზოლაციის შესაძლებლობა დიდად აღემატება სუხის აირის შესახებ, რაც აკმაყოფილებს იზოლაციის მოთხოვნებს. გარდა ამისა, სოლიდ იზოლაციის პოლის დახურული ბოლოს შეერთებული ბუსბარი იყენებს დარტყმის დიზაინს, რუკის დიზაინს და სილიკონის რეზინის დახურვას, რაც ხსნის ლოკალური დარტყმის პრობლემებს ამ ადგილზე. ბუსბარების და მისი დედამიწამდე იზოლაციის კლირენსი დიზაინირებულია შესაბამის იზოლაციის მოთხოვნების მიხედვით და შესაბამისი რეგულაციების მიხედვით.

სამი პოზიციის კლაპანის იზოლაციის ბლედი სრულიად დამიკავებულია სუხის აირით. როგორც მოძრავი შეერთების კომპონენტი, მისი სტრუქტურული დიზაინი იყენებს მეტალურ ნაწილებს, როგორიცაა გადართული, გადაჭერი, დისკის გადაჭერა და დაჭერის რინგები იზოლაციის ბლედების შესახებ შესაძლებლობის გაუმჯობესებისთვის. თუმცა, ამ მეტალურ ნაწილების სპეციალური ფორმების გამო, ისინი შეიძლება იწვიყვნენ მარტივად არაურთიერთობის ელექტრო ველის დისტრიბუციას, რაც იწვევს ლოკალური დარტყმის გამოწვევას. ეს წარმოადგენს დარტყმის რისკს და უარყოფითად ახასიათებს იზოლაციის პერფორმანსს ამ ადგილზე. ამიტომ, ელექტრო სტრუქტურის დიზაინი აქ განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია.

პროდუქტის დიზაინის მოთხოვნების მიხედვით, იზოლაციის გაფართოება უნდა დაიბრუნოს 50kV რეიტინგის მოკლე დროის ხარისხის ელექტროს დარტყმა. იზოლაციის გაფართოების მინიმალური ელექტრო კლირენსი დიზაინირებულია 100mm-ით. იზოლაციის ბლედის სტრუქტურის სირთულის შესახებ, გრადიენტული შილდები დამატებულია იზოლაციის ბლედის ორივე მხარეს ელექტრო ველის ურთიერთობის ურთიერთობის გაუმჯობესებისთვის და ლოკალური დარტყმის დარტყმის შემცირებისთვის. სამი პოზიციის კლაპანის სამგანზომილო მოდელი ნახულია ფიგურაში 2. შესაბამისად, ეს სტატია აკეთებს ელექტრო ველის სიმულაციის ანალიზს იზოლაციის გაფართოებაზე.

სასრულის ელემენტის პროგრამის გამოყენებით შესრულდა RMU-ს ელექტრო ველის სიმულაცია, რომელიც ანალიზებს იზოლაციის გაფართოებაზე ელექტრო ველის ინტენსივობის დისტრიბუციას მოცემულ 50kV რეიტინგის მოკლე დროის ხარისხის ელექტროს დარტყმის მიხედვით. ორი სცენარი განსაზღვრული იყო ელექტროსტატიკური ველის სიმულაციისთვის:

• ​სცენარი 1:​​ ბუსბარის მხარე (მხარე იზოლაციის სტატიკური კონტაქტის სასადარე) დაკავშირებული დაბალ პოტენციალს (0V), ხაზის მხარე (მხარე იზოლაციის ბლედის თავი) დაკავშირებული მაღალ პოტენციალს (50kV).
• ​სცენარი 2:​​ ბუსბარის მხარე (მხარე იზოლაციის სტატიკური კონტაქტის სასადარე) დაკავშირებული მაღალ პოტენციალს (50kV), ხაზის მხარე (მხარე იზოლაციის ბლედის თავი) დაკავშირებული დაბალ პოტენციალს (0V).

სიმულაციიდან მიღებული იყო ელექტრო ველის ინტენსივობის დისტრიბუცია მაქსიმალური ელექტრო ველის ინტენსივობის ადგილზე იზოლაციის გაფართოებაზე და ორივე სცენარისთვის. სცენარი 1-ისთვის იზოლაციის ბლედის თავის ელექტრო ველის ინტენსივობის დისტრიბუცია ნახულია ფიგურაში 3, ხოლო სცენარი 2-ისთვის იზოლაციის სტატიკური კონტაქტის სასადარის ელექტრო ველის ინტენსივობის დისტრიბუცია ნახულია ფიგურაში 4. სცენარი 1-ის მაქსიმალური ელექტრო ველის ინტენსივობა გრადიენტული შილდის ბოლოზე არის 7.07 kV/mm. სცენარი 2-ის მაქსიმალური ელექტრო ველის ინტენსივობა იზოლაციის სტატიკური კონტაქტის სასადარის დარტყმაზე არის 4.90 kV/mm.

სტანდარტული პირობების ქვეშ სუხის კრიტიკული დარტყმის ელექტრო ველის ძალა ზოგადად არის 3 kV/mm. ფიგურები 3 და 4 ჩვენია, რომ რეგიონები იზოლაციის გაფართოებაზე აღემატება 3 kV/mm-ს, მაგრამ ელექტრო ველის ინტენსივობა სხვა რეგიონებში დარჩება ამ თარიღის ქვეშ, რაც არ არის დარტყმის დარტყმა. თუმცა, ლოკალური პოზიციები, სადაც ელექტრო ველის ძალა აღემატება 3 kV/mm-ს, იწვევს ლოკალურ დარტყმას.

როდესაც სუხი ცვლის დახარისხებას დახარისხებულიდან დახარისხებულისადმი, მისი იზოლაციის შესაძლებლობა დაიკლებს. სტანდარტული პირობების ქვეშ სუხის კრიტიკული დარტყმის ელექტრო ველის ძალა დაერთება 3 kV/mm-ს ქვეშ. გარდა ამისა, ექსტრემალურად არაურთიერთობის ელექტრო ველის დისტრიბუცია დაიკლებს სუხის კრიტიკულ დარტყმას. ეს რისკები ზრდის დარტყმის ალბათობას და რისკს. ექსტერნალური ენვირონმენტის პირობების გავლენის შემცირებისა და ელექტრო ველის ურთიერთობის გაუმჯობესების მიზნით, ეს სტატია ემზადება განსაზღვროს ელექტრო ველის ურთიერთობა იზოლაციის გაფართოებაზე და გაფართოების დარტყმის მნიშვნელობა. ეს არის იზოლაციის შესაძლებლობის გაუმჯობესების საფუძველი.

​3 სუხის იზოლაციის ხელმისაწვდომობა​

​3.1 ელექტრო ველის არაურთიერთობის კოეფიციენტის დადგენა​

პრაქტიკაში არ არსებობს სრული ურთიერთობის ელექტრო ველები, ყველა ელექტრო ველი არაურთიერთობის არის. ელექტრო ველები კლასიფიცირებულია ორ ტიპზე არაურთიერთობის კოეფიციენტის f-ის მიხედვით: მცირე არაურთიერთობის ელექტრო ველი, როდესაც f ≤ 4; და ექსტრემალურად არაურთიერთობის ელექტრო ველი, როდესაც f > 4. ელექტრო ველის არაურთიერთობის კოეფიციენტი f განსაზღვრულია f = E_max / E_avg-ით, სადაც E_max არის ლოკალური მაქსიმალური ელექტრო ველის ძალა, რომელიც მიიღება სიმულაციის შედეგებიდან, ხოლო E_avg არის საშუალო ელექტრო ველის ძალა, რომელიც გამოითვლება გადატანილი ვოლტაჟით გაყოფილი მინიმალური ელექტრო კლირენსით.

ფიგურა 3-დან, E_max = 7.07 kV/mm და E_avg = 0.5 kV/mm (50kV / 100mm). ასე რომ, იზოლაციის გაფართოების არაურთიერთობის კოეფიციენტი f = 14.14 > 4, რაც ექსტრემალურად არაურთიერთობის ველია. ექსტრემალურად არაურთიერთობის ველის ახლოს შეიძლება შეიქმნას სტაბილური ლოკალური დარტყმა. უფრო დიდი არაურთიერთობის ხარისხი, უფრო მნიშვნელოვანი ლოკალური დარტყმა და უფრო დიდი დარტყმის მაგნიტუდი. 12kV RMU-სთვის მოთხოვნაა, რომ კაბინე