Jakie materiały są stosowane do izolacji jednostki pierścieniowej?

To pytanie nieustannie słyszę od inżynierów i specjalistów ds. zakupów. I ma to sens — izolacja w jednostce głównej Ring to nie tylko jakiś materiał wypełniający. Stanowi to podstawę niezawodności, bezpieczeństwa i zajmowanego miejsca rozdzielnicy. Przez lata obserwowałem dramatyczną ewolucję technologii izolacji, a każda opcja wiąże się z własnymi kompromisami. Przyjrzyjmy się, co właściwie znajduje się w tych jednostkach i dlaczego jest to ważne.

1. Izolacja powietrzna

Zacznijmy od najbardziej tradycyjnej opcji. RMU z izolacją powietrzną istnieją już od dziesięcioleci i nadal nie bez powodu są mocne.

Rzeczywistość powietrza jako izolacji

Oto cała prawda o powietrzu – jest darmowe, jest wszędzie i nie wymaga specjalnego traktowania. Ale ta wartość wytrzymałości dielektrycznej, którą często widujesz? Traktuj to z przymrużeniem oka. W praktycznym projekcie RMU nie polegasz na czystych 3 kV/mm w idealnej szczelinie. Rzeczywista izolacja powietrzna zależy całkowicie od odległości, poziomu zanieczyszczenia i wilgotności. Dlatego izolowane powietrzem jednostki RMU są fizycznie większe — potrzebują przestrzeni, aby zachować bezpieczne odstępy elektryczne.

Gdzie błyszczą izolowane powietrzem RMU

Widzę je najczęściej w zastosowaniach przemysłowych w pomieszczeniach, gdzie przestrzeń nie jest głównym ograniczeniem. Pomyśl o podstacjach fabrycznych, głównych rozdzielniach budynków komercyjnych lub punktach dystrybucji mediów w mniej zagęszczonych obszarach. Konserwacja jest prosta — obejmuje głównie inspekcje wzrokowe i utrzymywanie przedziałów w czystości. Bez obsługi gazu, bez skomplikowanego uszczelniania. Tylko powietrze.

Kompromis? Rozmiar. Jeśli pracujesz w ciasnej piwnicy miejskiej lub na platformie morskiej, izolacja powietrzna może nie być Twoim przyjacielem.

2. Izolacja gazowa SF6

Teraz zajmiemy się mocnymi uderzeniami. RMU z izolacją SF6 całkowicie zmieniły zasady gry w kompaktowych rozdzielnicach.

Co wyróżnia SF6

SF6 to nie tylko „lepsze powietrze”. To zupełnie inna bestia. Jego wytrzymałość dielektryczna pod ciśnieniem pozwala na radykalne zmniejszenie odstępów międzyfazowych i międzyfazowych. Ale podręczniki nie zawsze podkreślają to, co jest najważniejsze – prawdziwa magia SF6 polega na zdolności gaszenia łuku elektrycznego. Kiedy styki rozdzielają się pod obciążeniem, SF6 rekombinuje niemal natychmiast po pochłonięciu energii elektronów. Dlatego jednostki te mogą być tak kompaktowe, a jednocześnie wytrzymywać znaczną energię zwarcia.

Słoń w pokoju

SF6 to nie tylko „lepsze powietrze”. To zupełnie inna bestia. Jego wytrzymałość dielektryczna pod ciśnieniem pozwala na radykalne zmniejszenie odstępów międzyfazowych i międzyfazowych. Ale podręczniki nie zawsze podkreślają to, co jest najważniejsze – prawdziwa magia SF6 polega na zdolności gaszenia łuku elektrycznego. Kiedy styki rozdzielają się pod obciążeniem, SF6 rekombinuje niemal natychmiast po pochłonięciu energii elektronów. Dlatego jednostki te mogą być tak kompaktowe, a jednocześnie wytrzymywać znaczną energię zwarcia.

To powiedziawszy, w zastosowaniach wysokiego napięcia, w których wielkość powierzchni ma kluczowe znaczenie, dominującą technologią pozostaje SF6. Znajdziesz je w podstacjach w centrum miast, zakładach przemysłowych o ograniczonej przestrzeni i systemach gromadzenia energii odnawialnej. Możesz dowiedzieć się więcej na temat opcji rozdzielnic wysokiego napięcia, npRozdzielnica metalowa zamknięta, które mogą wykorzystywać izolację SF6, na naszej stronie internetowej.

3. Solidna izolacja

W tym miejscu innowacje stają się interesujące. RMU z izolacją stałą stanowią fundamentalne odejście od dielektryków gazowych.

Więcej niż żywica epoksydowa – co jest faktycznie używane

Żywica epoksydowa przyciąga najwięcej uwagi i tak, jest szeroko stosowana. Jednak materiały klasy inżynieryjnej stosowane w nowoczesnych RMU są bardziej wyrafinowane niż zwykła żywica odlewnicza. Mówimy o cykloalifatycznych układach epoksydowych z wypełniaczami krzemionkowymi, które kontrolują rozszerzalność cieplną i poprawiają odporność na śledzenie. Materiały te są odlewane próżniowo wokół przewodników, tworząc monolityczny system izolacji pozbawiony pustych przestrzeni, ponieważ puste przestrzenie oznaczają wyładowanie częściowe, a wyładowanie częściowe oznacza awarię.

Guma silikonowa – elastyczna opcja
Kauczuk silikonowy zapewnia coś, czego epoksyd nie daje - elastyczność. W RMU, gdzie problemem są cykle termiczne lub wibracje, izolacja z kauczuku silikonowego umożliwia ruch bez pękania. Zachowuje także właściwości hydrofobowe, co oznacza, że ​​woda gromadzi się i spływa, zamiast tworzyć przewodzącą warstwę na powierzchniach.

Praktyczne zalety

Solidna izolacja całkowicie eliminuje monitorowanie gazu. Żadnych wycieków, żadnych kontroli ciśnienia, żadnych obaw związanych z emisją gazów cieplarnianych. Jest także z natury bardziej odporny na zanieczyszczenia – mgłę solną, kurz i wilgoć – ponieważ części pod napięciem są zamknięte w obudowie. W przypadku instalacji przybrzeżnych lub zanieczyszczonych środowisk przemysłowych jest to ogromna korzyść w zakresie niezawodności.

4. Izolacja kompozytowa

Tutaj linie się zacierają. Większość nowoczesnych RMU nie opiera się na jednym typie izolacji.

Jak naprawdę wygląda kompozyt

Weź typowy RMU z izolacją gazową. Podstawową izolacją może być SF6, ale wewnątrz tej komory gazowej znajdziesz izolatory z żywicy epoksydowej, które podtrzymują przewodniki i utrzymują położenie. Izolatory te muszą wytrzymywać takie same naprężenia elektryczne jak gaz, a także obciążenia mechaniczne podczas przełączania i usterek.

W jednostkach izolowanych powietrzem często można spotkać bariery z poliestru lub epoksydu z włókna szklanego pomiędzy fazami lub pomiędzy częściami pod napięciem a ziemią. Pozwalają one na zmniejszenie prześwitów przy jednoczesnym zachowaniu bezpieczeństwa – powietrze zapewnia pierwotną izolację, ale solidna bariera zapobiega bezpośrednim ścieżkom łuku.

Po co mieszać materiały?

Chodzi o wykorzystanie mocnych stron. Gaz lub powietrze obsługuje izolację masową na duże odległości. Materiały stałe zapewniają wsparcie mechaniczne, ochronę barierową i kontrolę naprężeń na stykach. Wybierz odpowiednią kombinację, a jednocześnie zoptymalizujesz rozmiar, koszt i niezawodność.

5. Co faktycznie decyduje o wyborze

Kiedy pracuję z klientami określającymi jednostki RMU, decyzja o izolacji rzadko kiedy sprowadza się do jednego czynnika. Oto, co właściwie omawiamy:

Klasa napięcia nie jest prosta

Tak, wyższe napięcia wymagają lepszej wydajności dielektrycznej. Ale w tej samej klasie napięcia możesz wybrać powietrze ze względu na prostotę, SF6 ze względu na zwartość lub ciało stałe ze względu na zgodność z wymogami ochrony środowiska. Aplikacja dyktuje priorytet.

Rachunek środowiskowy

SF6 jest technicznie doskonały, ale trajektoria regulacyjna jest jasna. Jeśli projekt ma trwać 30 lat, czy SF6 będzie nadal akceptowalny w 2050 r.? Wielu moich klientów zapobiegawczo przechodzi na technologie gazu stałego lub alternatywnego (takie jak mieszaniny fluoronitrylu lub fluoroketonu), aby zabezpieczyć swoje instalacje na przyszłość.

Całkowity koszt posiadania

Jednostki z izolacją powietrzną mają niższy koszt początkowy, ale zajmują większą powierzchnię. Jednostki SF6 kosztują początkowo więcej, ale oszczędzają nieruchomości. Jednostki z izolacją stałą eliminują koszty zarządzania gazem w całym cyklu życia. Zawsze proszę klientów o modelowanie kosztów 20-letnich, a nie tylko ceny zakupu.

Co mówię klientom

Jeśli instalujesz w kontrolowanym środowisku wewnętrznym z wolną przestrzenią, izolacja powietrzna jest całkowicie opłacalna i opłacalna.

Jeśli wciskasz się w podstację miejską lub masz do czynienia z wysokim poziomem usterek na niewielkiej przestrzeni, SF6 (lub jego pojawiające się alternatywy) nadal jest na razie pragmatycznym wyborem.

Jeśli przebywasz w wrażliwym środowisku, na obszarze przybrzeżnym lub masz nakazy zrównoważonego rozwoju, solidna izolacja zasługuje na poważne rozważenie. Technologia dojrzała, a niezawodność została udowodniona.

Wniosek

Wybór materiału izolacyjnego dla jednostki głównej pierścieniowej zależy od wielu czynników, w tym poziomu napięcia, warunków środowiskowych, kosztów i bezpieczeństwa. Powietrze, gaz SF6, izolacja stała i izolacja kompozytowa mają swoje własne, unikalne właściwości i zastosowania. Jako dostawca RMU dokładamy wszelkich starań, aby zapewnić naszym klientom najlepsze rozwiązania izolacyjne w oparciu o ich specyficzne potrzeby.

Jeśli szukasz jednostki głównej pierścieniowej i chciałbyś dokładniej omówić opcje izolacji, zapraszamy do kontaktu z nami w celu uzyskania szczegółowej konsultacji. Nasz zespół ekspertów może pomóc w wyborze najbardziej odpowiedniego materiału izolacyjnego i projektu RMU dla Twojego projektu.

Referencje

• IEC 62271-201, Aparatura rozdzielcza i sterownicza wysokiego napięcia – Część 201: Aparatura rozdzielcza i sterownicza w izolacji prądu przemiennego na napięcia znamionowe powyżej 1 kV do 52 kV włącznie.

• Broszura techniczna CIGRE 589, „Przewodnik użytkownika dotyczący stosowania rozdzielnic w izolacji gazowej (GIS) dla napięć znamionowych powyżej 52 kV”.

• „Izolacja stała dla rozdzielnic średniego napięcia”, Transakcje IEEE dotyczące dielektryków i izolacji elektrycznej, tom. 27, nr 3, czerwiec 2020 r.