Слушайте задълбоченото проучване
0:00 0:00
Какво представлява технологията за комутационна апаратура с твърда изолация
Разпределителни устройства SIS
Разпределителни устройства SIS

Въведение

В продължение на десетилетия изборът на изолационна среда в разпределителните уредби за средно напрежение беше на практика двоен: въздух или газ SF6. Разпределителните устройства с въздушна изолация изискваха големи физически площи и редовна поддръжка. Разпределителните устройства, изолирани с газ SF6, се отличават с компактност и производителност, но въвеждат мощен парников газ с потенциал за глобално затопляне, който е 23 500 пъти по-голям от този на CO₂1 - задължение, което става все по-тежко с всяко затягане на екологичните разпоредби.

Технологията за твърда изолация на разпределителните устройства замества въздушните междини и газа SF6 с отливки епоксидна смола2 като основна изолационна среда - капсулиране на проводници под напрежение, шини и комутационни елементи в твърд диелектричен материал, който осигурява превъзходна устойчивост на замърсяване, елиминира изискванията за управление на газовете, намалява площта на инсталацията с до 50% в сравнение с AIS и осигурява изолационна система, която не се нуждае от поддръжка, с 30-годишен експлоатационен живот.

За електроинженерите, които проектират второстепенни подстанции, промишлени енергийни системи и инфраструктура за възобновяема енергия, технологията SIS представлява фундаментална промяна в начина на проектиране на изолацията за средно напрежение - не е допълнително подобрение на съществуващата газова или въздушна технология, а различна философия на изолацията с различни експлоатационни характеристики, екологични характеристики и икономичност на жизнения цикъл. Разбирането на това какво представлява технологията за комутационни апарати с твърда изолация, как работи и в какво превъзхожда алтернативите, е в основата на всяка добре специфицирана съвременна поръчка за комутационни апарати средно напрежение.

Тази статия предоставя пълна техническа справка за технологията на разпределителните устройства с твърда изолация - от физиката на изолацията и науката за материалите до архитектурата на системата, избора на приложение и изискванията за поддръжка в целия диапазон на разпределение на напрежение.

Съдържание

Какво представлява технологията за твърда изолация и как работи в разпределителните устройства за средно напрежение?

Инфографика за визуализация на технически данни, сравняваща изолационните среди за средно напрежение: Въздух, SF6 и лееща се епоксидна смола (APG). Представлява стълбовидна диаграма на диелектричната якост, концептуални диаграми, илюстриращи класификацията на електрическото поле (некласифицирано спрямо класифицирано), и обобщена таблица на свойствата на материалите. Тя подпомага техническото сравнение и описанието на функциите.
Изолация за средно напрежение - сравнителни данни и класификация на полето

Технологията за комутационни апарати с твърда изолация е прилагането на отливани твърди диелектрични материали - предимно съединения на епоксидна смола - като основна изолационна среда, обграждаща всички проводници под напрежение, шини и интерфейси на комутационните елементи в един комутационен апарат. За разлика от въздушната изолация (която разчита на физически разстояния) или газовата изолация (която разчита на SF6 под налягане за постигане на диелектрична якост), твърдата изолация постига своите диелектрични характеристики чрез присъщата молекулярна структура на самия капсулиращ материал.

Физиката на твърдата диелектрична изолация

Във всяка изолационна система диелектричната якост е максималното електрическо поле, което материалът може да издържи, преди да се разруши - точката, в която носителите на заряд се ускоряват през материала, създавайки проводящ път и катастрофална повреда. Диелектричната якост на изолационната среда определя колко близо могат да бъдат разположени проводниците под напрежение до заземени конструкции и един до друг, което пряко определя физическия размер на оборудването.

Сравнителни диелектрични якости:

  • Въздух (1 бар, равномерно поле): 30 kV/cm
  • SF6 (3 бара): ~220 kV/cm
  • Отлята епоксидна смола (APG): 180-200 kV/cm (в насипно състояние); ефективно неограничен при повърхности с подходящо градиране на полето

Диелектричната якост в насипно състояние на отлятата епоксидна смола се доближава до тази на SF6 под налягане, поради което разпределителните устройства SIS постигат компактност, сравнима с тази на GIS, без да се налага използването на газова система под налягане. Още по-важно е, че твърдата изолация елиминира повърхностния режим на повреда при избухване, който ограничава оборудването с въздушна изолация в замърсена среда: повърхността от твърда епоксидна смола не може да бъде замърсена от въздушни частици, влага или конденз по начина, по който това е възможно при изолационните повърхности с въздушна междина.

Автоматично желиране под налягане (APG) - Производствената технология

Твърдата изолация в разпределителните устройства SIS се произвежда чрез автоматично желиране под налягане (APG) - прецизен процес на леене, при който течна епоксидна смола се впръсква под контролирано налягане в нагрята форма, съдържаща сглобката на проводника, след което смолата се втвърдява при точни профили на температурата и налягането, за да се получи твърдо изолационно тяло без празнини и мехурчета.

Критични параметри на процеса APG:

  • Система от смоли: Циклоалифатна епоксидна смола с анхидриден втвърдител и пълнител от алуминиев трихидрат (ATH) за повишена устойчивост на дъга и термична стабилност
  • Температура на формата: 130-160°C по време на гелообразуването; контролира се, за да се предотврати пукнатинообразуване при термично напрежение
  • Налягане при впръскване: 3-8 бара за отстраняване на кухини и осигуряване на пълно капсулиране на проводника
  • Цикъл на излекуване: 4-8 часа при повишена температура; последвано от последващо втвърдяване при 140°C за стабилност на размерите
  • Контрол на качеството: Всеки отлят компонент се подлага на изпитване на частичен разряд3 (< 5 pC при 1.5×Um1,5 пъти U_m), за да се провери дали изолацията не съдържа празнини

Пукнатините в епоксидната изолация са основният начин на повреда на качеството - пукнатина с диаметър едва 0,1 mm създава начална точка на частичен разряд, която постепенно разрушава околната изолация при работно напрежение, като в крайна сметка води до повреда на изолацията. Правилно контролираният процес на APG елиминира кухините чрез поддържане на положително налягане по време на желирането, предотвратявайки образуването на кухини от свиване при втвърдяването на смолата.

Градуиране на електрическото поле в твърдите изолационни системи

При геометрични прекъсвания - ръбове на проводниците, интерфейси на връзките и граници на изолацията - електрическото поле се концентрира до нива, които могат да надхвърлят местната диелектрична якост, дори когато средното поле е в границите. При проектирането на твърда изолация SIS се използват две техники за управление на концентрацията на полето:

Геометрично класифициране на полето:
Краищата на проводниците и интерфейсите за накрайници са проектирани с контролирани радиуси (минимум 3-5 mm за приложения за MV), за да се разпредели електрическото поле върху по-голяма повърхност, като се намали пиковият интензитет на полето под прага на възникване на частичен разряд.

Съпротивителни или капацитивни слоеве за класификация на полето:
На интерфейсите между твърди изолационни компоненти - съединения на шини, кабелни накрайници и прекъсвачи - се прилагат слоеве за градиране на полето от полупроводников или капацитивен материал, за да се преразпредели градиентът на електрическото поле равномерно по интерфейса, като се предотврати концентрацията на полето на границата на съединението.

Системна архитектура на разпределителната уредба SIS

Цялостният панел за разпределителни устройства SIS обединява технологията за твърда изолация във всички основни функции на изолацията:

  • Шини с епоксидна капсула: Трифазните шини са изцяло капсулирани в епоксидна смола, което елиминира изискванията за въздушен просвет между фазите и земята
  • Токови трансформатори (ТТ) с твърда изолация: Тороидални токопреобразуватели, излети директно върху капсулованата шина - не се изисква отделен монтаж на токопреобразувател или въздушно разстояние
  • Кабелни накрайници с епоксидна капсула: Кабелни интерфейси с вграждане или закрепване с болтове с предварително оформени стресови конуси, осигуряващи непрекъснатост на плътната изолация от кабела до шината
  • Вакуумен прекъсвач монтаж: Превключващият елемент - вакуумно прекъсващо устройство за всяка фаза - е монтиран в структурата на твърдата изолация, като епоксидната обвивка осигурява както механична поддръжка, така и първична изолация към земята.
  • Магнитен задвижващ механизъм: Работен механизъм на задвижване с постоянни магнити (PMA), осигуряващ механична издръжливост M2 със запечатана конструкция, която не изисква поддръжка

Основни свойства на твърдите изолационни материали

ИмотиЕпоксидна смола за отливане (APG)Въздух (референтен)SF6 (3 бара)
Диелектрична якост (в насипно състояние)180-200 kV/cm30 kV/cm~220 kV/cm
Относителна проницаемост (εr\epsilon_r)3.5-4.51.01.006
Термичен класF (155°C)
Устойчивост на замърсяванеОтлично (запечатана повърхност)Лош (повърхностно замърсяване)Отличен (запечатан)
Започване на частичен разряд> 1.5×Um1,5 пъти U_m (без празноти)N/A> 1.5×Um1,5 пъти U_m
Топлопроводимост0,2-0,8 W/m-K0,026 W/m-K0,014 W/m-K
Устойчивост на дъга (IEC 61621)> 180 секундиN/AN/A
Въздействие на парниковите газовеНямаНямаGWP 23,500

Какви са характеристиките на разпределителните устройства SIS в сравнение с AIS и GIS по ключови параметри?

Изчерпателна техническа инфографична матрица за визуализация на данни, сравняваща комутационните апарати AIS, GIS и SIS (твърдо изолирани вакуумни апарати) по пет критични параметъра на работа: отпечатък, честота на поддръжката, въздействие върху околната среда (включително SF6 GWP), цена на жизнения цикъл (25 години) и техническа издръжливост. Тази абстрактна диаграма илюстрира основните предимства, разгледани в статията.
ШИС, АИС и ГИС Матрица на ефективността на разпределението на ключови МВ

Разпределителните устройства с твърда изолация заемат ясно изразена позиция по отношение на характеристиките на AIS и GIS - съчетават екологичните характеристики и простотата на поддръжката на вакуумната технология с компактност, близка до GIS, при цена на жизнения цикъл, която обикновено е по-ниска от двете алтернативи за приложения за разпределение на средно напрежение в диапазона 12-40,5 kV.

Ефективност на отпечатъка и пространството

Компактните размери на разпределителната уредба SIS се постигат благодарение на премахването на разстоянията между въздушните пространства. При AIS минималните разстояния между фазите и между фазите и земята, изисквани от IEC 62271-1 при 12 kV, са:

  • Разстояние между фаза и земя (въздух): Минимум 120 мм
  • Разстояние между фазите (въздух): Минимум 160 мм

В SIS тези разстояния се заменят с плътна епоксидна изолация с диелектрична якост 180-200 kV/cm - което намалява необходимата дебелина на изолацията до 8-15 mm при 12 kV. В резултат на това ширината на панела се намалява с 40-60% в сравнение с еквивалентната AIS, а дълбочината - с 30-50%.

Сравнение на типичните размери на панелите (12kV, 630A, 25kA):

ПараметърAISГИСSIS
Ширина на панела800-1 000 мм500-650 мм400-550 мм
Дълбочина на панела1 200-1 600 мм800-1 000 мм600-800 мм
Височина на панела2 200 мм2 000 мм1 800-2 000 мм
Подова площ на панел0.96-1.60 m²0.40-0.65 m²0.24-0.44 m²
Относителен отпечатък100% (референтен)~45%~30%

Изисквания за поддръжка

Затворената конструкция на разпределителните устройства SIS - плътна епоксидна изолация без въздушни междини, които да замърсяват, без газ SF6, който да се следи, и вакуумни прекъсвачи без вътрешен достъп за поддръжка - създава профил на поддръжка, който е коренно различен от този на AIS или GIS:

Изисквания за поддръжка на AIS:

  • Годишно: Почистване на изолационната повърхност; измерване на контактното съпротивление
  • 3 години: Проверка и почистване на дъговия улей; смазване на механизма
  • 5 години: Пълен ремонт; оценка на замяната на контактите
  • След повреда: Незабавна проверка на дъговия улей; дезинфекция на изолационната повърхност

Изисквания за поддръжка на ГИС:

  • 6 месеца: Проверка на налягането на SF6; проверка за течове
  • 1 година: Анализ на влагата и чистотата на газа
  • 3 години: Пълен газов анализ; проверка на контактното съпротивление
  • След повреда: Анализ на качеството на газа; проверка на продукта на разпадане преди повторно включване

Изисквания за поддръжка на ШИС:

  • Годишно: Измерване на контактното съпротивление; проверка на времето за работа; визуална проверка
  • 3 години: Тест за висока честота на захранване; измерване на частичен разряд
  • 5 години: Измерване на хода на контакта; пълна електрическа проверка
  • След повреда: Hi-pot тест + PD измерване + контактно съпротивление

Премахването на поддръжката на дъговия улей, управлението на газа SF6 и почистването на повърхността на изолацията намалява годишните разходи за поддръжка на SIS с 60-75% в сравнение с AIS и 40-55% в сравнение с GIS за 25-годишен експлоатационен период.

Екологични показатели

Екологичните качества на разпределителните устройства SIS са пряко следствие от избора на технологии:

  • Нула SF6: Няма съдържание на парникови газове, няма задължения по наредбата за F-газовете, няма изискване за сертифициран персонал за работа с газ, няма разходи за оползотворяване на газ в края на жизнения цикъл
  • Без дъговидни газове: Вакуумната дъга не произвежда токсични продукти на разпадане - не се генерират SOF₂, SO₂F₂ или HF по време на превключване
  • Намален обем на материала: Компактният дизайн използва по-малко стомана, мед и изолационен материал за номинална MVA в сравнение с AIS
  • Може да се рециклира в края на експлоатационния период: Капсулата от епоксидна смола може да се отдели механично от медните проводници за възстановяване на материала; не се изисква изхвърляне на опасни газове

Пълно сравнение на производителността: ШИС спрямо АИС спрямо ГИС

ПараметърAISGIS (SF6)SIS (Вакуум)
Обхват на напрежението12-40,5 kV12-1,100kV12-40,5 kV
Относителен отпечатък100%~45%~30%
Средство за охлаждане на дъгатаAirSF6Вакуум
Изолационна средаAirSF6Твърда епоксидна смола
Устойчивост на замърсяванеБеденОтличенОтличен
Честота на поддръжкатаВисокаСреденНисък
Съдържание на парникови газове SF6НямаДа (GWP 23,500)Няма
Електрическа издръжливостСтандарт E1E1-E2Стандарт E2
Механична издръжливостСтандарт M1M1-M2Стандарт M2
Разходи за целия жизнен цикъл (25 години)СреденСредно-високаНисък
Подходящи средиПочистване на закритоНа закрито/на откритоНа закрито/сурово

Случай на клиента: SIS разпределителни устройства решават предизвикателство, свързано с пространството и околната среда

Мениджърът по снабдяването, който наблюдава модернизацията на вторична подстанция 24 kV за фармацевтичен производствен комплекс в Западна Европа, се свързва с Bepto с две едновременни ограничения: наличното помещение на подстанцията е 35% по-малко от площта на съществуващото оборудване AIS, което се заменя, а екологичната политика на комплекса забранява всякакво оборудване, съдържащо SF6, в новите инсталации - което елиминира ГИС като опция.

След като специфицира разпределителното устройство SIS на Bepto с твърда епоксидна изолация и вакуумни прекъсвачи, инженерният екип инсталира пълната гама разпределителни устройства 24kV - осем захранващи панела плюс шинна секция - в рамките на наличната площ на помещението, с 15% свободно пространство. Дизайнът с нулево съдържание на SF6 удовлетворява безкомпромисно политиката на кампуса за опазване на околната среда, а запечатаната конструкция с твърда изолация е специфицирана така, че да не изисква никакви годишни интервенции за поддръжка извън измерването на контактното съпротивление - значителна оперативна полза за фармацевтично предприятие, където достъпът до подстанцията изисква протоколи за чисти помещения.

Как да определим и изберем комутационна апаратура с твърда изолация за вашето приложение?

Визуализация на техническо ръководство на панел за комутационна апаратура с твърда изолация (SIS) за средно напрежение, представяща спецификация и ръководство за избор с прецизно гравиран текст, включващ номинално напрежение, ток и параметри на късо съединение. Сонда за изпитване на частичен разряд (PD) и свързаните с нея етикети подчертават процеса на проверка на качеството за изолация без празнини, < 5 pC PD TESTED и BIL 125kV VERIFIED. Фоновата матрица показва различни сценарии на приложение с изчистени икони, като например градско二次变电站 и промишлено разпределение на средно напрежение. В кадъра няма хора.
Твърдо изолирани комутационни апарати Спецификация и ръководство за избор Визуализация

Правилното специфициране на разпределителните устройства SIS изисква систематична оценка на електрическите изисквания, условията на околната среда, пространствените ограничения, възможностите за поддръжка и регулаторните задължения - с особено внимание към изискванията за проверка на изолационната система, които разграничават истинските характеристики на твърдата изолация от маркетинговите твърдения.

Стъпка 1: Определяне на електрическите изисквания

  • Номинално напрежение: 12kV, 24kV или 40,5kV - потвърдете, че BIL (75 / 125 / 185kV) съответства на координацията на изолацията на системата
  • Номинален нормален ток: 630A, 1250A или 2500A - проверете термичната номинална стойност при максимална температура на околната среда (стандартна 40°C; намалена по-горе)
  • Рейтинг на късо съединение: 16kA, 20kA, 25kA или 31,5kA - потвърждаване на тока на късо съединение (вакуумен прекъсвач) и на тока на късо съединение (шина и корпус)
  • Класове за издръжливост: Определете M2/E2 за всички автоматични или често превключвани приложения; проверете двата класа в сертификата за изпитване на типа.
  • Специални задължения за превключване: Идентифициране на изискванията за капацитивно, индуктивно или моторно превключване; потвърждаване на специалните рейтинги на вакуумните прекъсвачи

Стъпка 2: Проверка на качеството на изолационната система

  • Тест за частично разреждане: Изискване за фабричен сертификат за изпитване PD за всеки отлят епоксиден компонент при 1.5×Um/31.5 \ пъти U_m/\sqrt{3}; PD < 5 pC потвърждава, че изолацията не съдържа празнини
  • Тест за диелектричен тип: Потвърдете, че тестовете за честота на захранване и издръжливост на импулси от мълнии съгласно IEC 62271-1 са проведени върху целия панел, а не върху отделни компоненти.
  • Съпротивление на изолацията: Изискване за IR измерване > 1000 MΩ при 2,5 kV DC между фазите и фазата-земя при приемане в завода
  • Тест за термично циклиране: За инсталации с големи температурни колебания потвърдете, че изолационната система е квалифицирана за определения температурен диапазон без напукване или разслояване.

Стъпка 3: Съвпадение на стандартите и сертификатите

  • IEC 62271-2004: Разпределителни устройства за средно напрежение с метална обвивка - основен стандарт за цялостен монтаж на панел SIS
  • IEC 62271-100: Изпитване на типа на вакуумния прекъсвач - прекъсване на късо съединение, прекъсване на натоварване и издръжливост
  • IEC 62271-1: Общи спецификации - диелектрична устойчивост, повишаване на температурата, механична издръжливост
  • IEC 61641: Изпитване на вътрешна дъга - посочете класификацията IAC (AFL / AFLR) за безопасност на персонала
  • IEC 60270: Измерване на частичен разряд - определяне на нивото на приемане на PD за проверка на качеството на изолацията
  • GB/T 11022 / GB/T 3906: Национални стандарти на Китай за разпределителни устройства за високо напрежение

Сценарии на приложение

  • Градски вторични подстанции: SIS за компактен отпечатък при инсталации в центъра на града с ограничено пространство; нулев SF6 за съответствие с изискванията за опазване на околната среда
  • Индустриални подстанции за средно напрежение: SIS за химически, фармацевтични, хранително-вкусови и циментови заводи - уплътнена изолация, устойчива на агресивни атмосфери
  • Събиране на информация за възобновяемата енергия MV: SIS за превключване на захранващи устройства на соларни и вятърни паркове - 25-годишен проектен живот без поддръжка, съответстващ на жизнения цикъл на възобновяемите активи
  • Разпределение на центрове за данни MV: SIS за критична енергийна инфраструктура - най-висока надеждност, нулева непланирана поддръжка, липса на сложност при управлението на газа
  • Морски и офшорни дейности: SIS с корпус IP65+ за разпределение на захранването на платформи - устойчивост на солена мъгла и влажност без риск за околната среда SF6
  • Подстанции, интегрирани в сградата (Building-Integrated Substations): SIS за подстанции в търговски сгради, болници и летища - компактна, безшумна, с нулеви емисии на газ

Какви са изискванията за инсталиране, поддръжка и жизнен цикъл на разпределителните устройства SIS?

Матрична таблица с технически данни за интегриран монтаж и поддръжка на разпределителни устройства SIS. Тя показва данни за проверка в четири раздела: подравняване на панела (координати), въртящ момент на съединенията на шините, тестове на изолацията и вакуума (съпротивление, вълнови форми) и тестове за частичен разряд (PD) и класификация на полето. Ключовите показатели, като например стойността на PD (8 pC), имат знаци за преминаване, което подпомага управлението на жизнения цикъл на разпределителното устройство.
Матрица с данни за инсталиране и поддръжка на разпределителни устройства SIS

Запечатаната, плътна изолационна конструкция на разпределителните устройства SIS опростява монтажа и поддръжката в сравнение с AIS и GIS, но въвежда специфични изисквания за проверка на изолационната система, качеството на съединенията на шините и мониторинга на състоянието, които трябва да бъдат разбрани и приложени, за да се реализира пълната ефективност на технологията през целия жизнен цикъл.

Контролен списък за инсталация преди пускане в експлоатация

  1. Проверка на въртящия момент на съединението на шината - Всички болтови съединения на шините трябва да бъдат затегнати според спецификацията на производителя с помощта на калибриран динамометричен ключ; недостатъчно затегнатите съединения водят до съпротивително нагряване и топлинно напрежение на изолацията; прекалено затегнатите съединения напукват епоксидната капсула.
  2. Проверката на стресовия конус на кабелното окончание - Предварително оформените стресови конуси на кабелните интерфейси трябва да бъдат правилно поставени и да не са замърсени; неправилният монтаж води до концентрация на поле в интерфейса между кабела и шината.
  3. Подравняване и нивелиране на панелите - Панелите SIS трябва да бъдат подравнени и нивелирани в съответствие с толеранса на производителя преди свързването на шините; неправилното подравняване натоварва епоксидните съединения на шините и може да доведе до напукване при топлинно разширение.
  4. Тест за приемане на частичен разряд - Извършете измерване на PD на целия инсталиран панел при 1.2×Um/31.2 \ пъти U_m/\sqrt{3} съгласно IEC 60270 преди включване на захранването; PD > 10 pC на монтирания възел показва дефект на съединението или накрайника, който изисква изследване
  5. Тест за устойчивост на изолацията - Измерване на IR при 2,5 kV DC между фази и фаза-земя; IR > 1 000 MΩ се изисква преди включване на захранването
  6. Тест на вакуумния прекъсвач Hi-PotПрилагане на тестово напрежение за честота на мощността върху отворените контакти съгласно IEC 62271-1005; потвърждава вакуумната цялост на всички прекъсвачи след транспортиране и инсталиране

График за поддръжка на разпределителната уредба SIS

ИнтервалДействиеКритерий за приемане
ГодишенСъпротивление на контактите; време на работа; визуална проверка< 100 μΩ; ±20% от изходното ниво; няма увреждане
3 годиниВисока честота на захранване (отворени контакти); измерване на PDНяма избухване; инсталиран PD < 10 pC
5 годиниИзмерване на хода на контакта; пълна електрическа проверкаХод > минимална граница на износване; всички параметри са в съответствие с изискванията
10 годиниИзчерпателна оценка; проверка на механизмаСпоред протокола на производителя
След повредаHi-pot + PD + контактно съпротивление; термично сканиране на изолациятаПълни критерии за приемане

Често срещани грешки при инсталирането и експлоатацията на ШИС

  • Неправилен въртящ момент на съединението на шината - единственият най-често срещан дефект при инсталирането на ШИС; съединенията с недостатъчен въртящ момент водят до прогресивно увеличаване на контактното съпротивление и топлинно изтичане; винаги използвайте калибрирани инструменти за въртящ момент и проверявайте с термовизия при първото натоварване
  • Пропускане на тест за PD след инсталиране - транспортните вибрации и работата с инсталацията могат да повредят епоксидните компоненти или да нарушат напрежението в кабела; PD изпитването е единственият надежден метод за откриване на дефекти в изолацията, предизвикани от инсталацията, преди включването под напрежение
  • Нанасяне на термичен спрей или боя върху епоксидни повърхности - Нанесените на място покрития върху епоксидните изолационни повърхности променят съпротивлението на повърхността и могат да създадат точки на частичен разряд; никога не нанасяйте каквото и да е покритие върху фабрично завършена епоксидна изолация.
  • Превишаване на номиналния ток на късо съединение - Вакуумните прекъсвачи са разчетени за определен пиков ток на задействане (2.5×Isc2,5 пъти I_{sc}); превишаването на тази стойност крие риск от заваряване на контакта, което не позволява последващо задействане на задействането.

Заключение

Технологията за комутационни апарати с твърда изолация представлява сливане на три независими инженерни постижения - изолация от епоксидна смола, вакуумно гасене на дъгата и задвижване с постоянни магнити - в архитектура на комутационна система, която едновременно отговаря на изискванията за пространство, поддръжка, екологични задължения и надеждност на съвременното разпределение на електроенергия. За диапазона на приложение 12-40,5 kV, в който работи технологията SIS, тя осигурява убедителна комбинация от компактни размери, нулево въздействие върху околната среда от SF6, производителност в клас на издръжливост E2/M2 и 25-годишен експлоатационен живот, сведен до минимум при поддръжката, която нито AIS, нито GIS могат да сравнят по всички параметри едновременно.

Определете комутационна апаратура с твърда изолация там, където пространството е ограничено, средата е сурова, достъпът за поддръжка е ограничен или съответствието с изискванията за опазване на околната среда забранява SF6 - и проверете качеството на изолацията чрез изпитване на частичен разряд, а не само чрез номинално напрежение, защото при технологията с твърда изолация качеството на отлятата епоксидна смола е качеството на комутационната апаратура.

Често задавани въпроси относно технологията за комутационни апарати с твърда изолация

В: Каква е основната разлика между разпределителните устройства с твърда изолация и конвенционалните разпределителни устройства с въздушна изолация по отношение на принципа на изолацията?

A: За постигане на диелектрична устойчивост AIS разчита на физически разстояния до въздуха (120-160 mm при 12 kV). SIS замества въздушните разстояния с отлята епоксидна смола (диелектрична якост 180-200 kV/cm), намалявайки дебелината на изолацията до 8-15 mm при 12 kV - позволявайки намаляване на ширината на панела 40-60%, като същевременно елиминира режимите на повреда при повърхностно замърсяване.

Въпрос: Защо комутационните апарати с твърда изолация постигат по-добра устойчивост на замърсяване от комутационните апарати с въздушна изолация в промишлена среда?

A: Изолационните повърхности на AIS са изложени на замърсяване от въздуха - прах, влага и химически пари, които постепенно намаляват съпротивлението на повърхността и издръжливостта на пълзене, като в крайна сметка предизвикват възпламеняване. Епоксидната капсула SIS запечатва всички проводници под напрежение в твърд диелектрик без открити повърхности с въздушна междина, което прави проникването на замърсяване физически невъзможно.

Въпрос: Какъв производствен процес осигурява качество на твърдата изолация без празнини в компонентите на разпределителните устройства SIS?

A: Автоматичното желиране под налягане (APG) впръсква течна епоксидна смола под налягане от 3 до 8 бара в нагряти форми, съдържащи проводникови сглобки, като се втвърдява при контролирана температура и налягане, за да се елиминират пустотите от свиване. Всеки компонент се проверява чрез изпитване на частичен разряд при 1,5 × Um - PD < 5 pC потвърждава качеството на изолацията без празнини.

Въпрос: Как изглеждат разпределителните устройства с твърда изолация в сравнение с разпределителните устройства с газова изолация SF6 по отношение на съответствието с изискванията за опазване на околната среда при нови инсталации?

A: SIS не съдържа SF6, което елиминира съдържанието на парникови газове с GWP 23 500, задълженията за регулиране на F-газовете, изискванията за сертифицирана работа с газ и разходите за оползотворяване на газа в края на експлоатационния период. За проекти с екологични политики, забраняващи SF6, или подлежащи на поетапно намаляване на регулациите на ЕС за F-газ, SIS е технически еквивалентната алтернатива с нулеви емисии за диапазона 12-40,5 kV.

Въпрос: Кой е правилният метод за проверка на качеството на твърдата изолация в инсталиран панел за разпределителна уредба SIS преди включване под напрежение?

A: Извършете измерване на частичен разряд на целия монтиран комплект при 1,2 × Um/√3 по IEC 60270 - PD 1 000 MΩ при 2,5 kV DC) и изпитване с висока честота на мощност върху отворените контакти на вакуумния прекъсвач по IEC 62271-100.

  1. “Основи на серния хексафлуорид (SF6)”, https://www.epa.gov/eps-partnership/sulfur-hexafluoride-sf6-basics. Този източник подкрепя твърдението за потенциала за глобално затопляне на SF6 в сравнение с CO2 за период от 100 години. Роля на доказателството: статистика; Тип на източника: правителствен. Подкрепя: Твърдение за потенциала за глобално затопляне на SF6.

  2. “Електрически свойства на композити на основата на епоксидна смола за изолация при високо напрежение”, https://www.mdpi.com/2073-4360/15/8/1942. Този източник подкрепя използването на системи от епоксидни смоли като твърди диелектрични изолационни материали в приложения с високо напрежение. Evidence role: general_support; Source type: research. Подкрепя: лееща се епоксидна смола като изолационна среда за СИС.

  3. “IEC 60270:2025”, https://webstore.iec.ch/en/publication/65087. Този източник поддържа стандартната референция за измерване на частични разряди на базата на заряд в електрически апарати и системи. Evidence role: general_support; Source type: standard. Подкрепя: изпитване на частичен разряд за проверка на качеството на изолацията.

  4. “IEC 62271-200:2021”, https://webstore.iec.ch/en/publication/63466. Този източник поддържа IEC 62271-200 като стандарт за комутационни апарати и контролно-измервателни уреди за променлив ток с метална обвивка с напрежение над 1 kV и до 52 kV. Evidence role: general_support; Source type: standard. Support: metal-enclosed MV switchgear standard reference.

  5. “IEC 62271-100:2021”, https://webstore.iec.ch/en/publication/62785. Този източник поддържа стандартната референция за високоволтови прекъсвачи за променлив ток, използвани в разпределителни устройства. Evidence role: general_support; Source type: standard. Подкрепя: справка за изпитване на вакуумни прекъсвачи и прекъсвачи.

Свързани

Джак Бепто

Здравейте, аз съм Джак, специалист по електрооборудване с над 12 години опит в областта на електроразпределението и системите за средно напрежение. Чрез Bepto electric споделям практически прозрения и технически познания за ключови компоненти на електроразпределителната мрежа, включително разпределителни устройства, прекъсвачи на товари, вакуумни прекъсвачи, разединители и инструментални трансформатори. Платформата организира тези продукти в структурирани категории с изображения и технически обяснения, за да помогне на инженерите и професионалистите от индустрията да разберат по-добре електрическото оборудване и инфраструктурата на енергийната система.

Можете да се свържете с мен на адрес [email protected] за въпроси, свързани с електрооборудване или приложения за енергийни системи.

Съдържание
Форма за контакт
🔒 Вашата информация е защитена и криптирана.