Co inżynierowie mylą na temat technologii ekranowania powierzchni?

Co inżynierowie mylą na temat technologii ekranowania powierzchni?
wyłącznik próżniowy z izolacją stałą miedziana szyna zbiorcza
Rozdzielnica SIS

Wprowadzenie

Technologia ekranowania powierzchniowego w rozdzielnicach z izolacją stałą jest jednym z najbardziej istotnych i najmniej zrozumiałych elementów konstrukcyjnych w inżynierii podstacji średniego napięcia - półprzewodnikowy lub metalowy ekran uziemiający nakładany na zewnętrzną powierzchnię rozdzielnicy. żywica epoksydowa1 zamknięta szyna zbiorcza i moduł przełączający, który steruje rozkład pola elektrycznego2 na granicy izolacji stałej i zapewnia bezpieczną w dotyku, beznapięciową powierzchnię zewnętrzną, która sprawia, że rozdzielnice SIS zasadniczo różnią się od każdej innej technologii rozdzielnic średniego napięcia pod względem bezpieczeństwa personelu. Jednak w specyfikacjach projektowych, przewodnikach wyboru i ocenach zamówień dokonanych w setkach projektów modernizacji podstacji wielokrotnie pojawia się ta sama grupa błędnych przekonań inżynieryjnych na temat ekranowania powierzchniowego - błędne przekonania, które powodują nieprawidłowe specyfikacje rozdzielnic SIS, nieodpowiednie oceny bezpieczeństwa i instalacje w terenie, w których system ekranowania powierzchniowego został naruszony przez błędy instalacyjne, które eliminują korzyści w zakresie bezpieczeństwa i wydajności izolacji, które technologia została zaprojektowana. To, co inżynierowie najczęściej mylą w kwestii ekranowania powierzchni rozdzielnic SIS, to traktowanie uziemionego ekranu zewnętrznego jako pasywnej powłoki mechanicznej, a nie aktywnego systemu kontroli pola elektrycznego, którego integralność, ciągłość i prawidłowe podłączenie uziemienia są tak samo krytyczne dla wydajności dielektrycznej rozdzielnicy i bezpieczeństwa personelu, jak sama izolacja pierwotna. Dla inżynierów projektujących podstacje, specjalistów ds. bezpieczeństwa elektrycznego i kierowników ds. zamówień odpowiedzialnych za wybór i instalację rozdzielnic SIS w podstacjach wysokiego napięcia, niniejszy przewodnik koryguje pięć najbardziej błędnych przekonań na temat technologii ekranowania powierzchniowego z techniczną precyzją, którą rzadko zapewnia literatura dotycząca wyboru.

Spis treści

Czym jest technologia ekranowania powierzchniowego rozdzielnic SIS i w jaki sposób kontroluje ona rozkład pola elektrycznego?

Infografika techniczna zatytułowana 'SIS SWITCHGEAR: SURFACE SHIELDING TECHNOLOGY & ELECTRIC FIELD CONTROL' składa się z dwóch głównych części. Lewa, 'THE PROBLEM: UNSHIELDED SOLID INSULATION', pokazuje niebezpieczne pojemnościowe napięcie powierzchniowe i naprężenie pola elektrycznego na ilustracyjnym module epoksydowym z objaśnieniami wzorów, ręką osoby doznającej porażenia prądem i ikonami błyskawicy. Po prawej stronie, 'ROZWIĄZANIE: OSŁONA POWIERZCHNIOWA SIS (BEZPIECZEŃSTWO DOTYKOWE)', wizualizuje zarówno 'PÓŁPRZEWODZĄCĄ OSŁONĘ POWŁOKOWĄ (12-24 kV)', jak i 'METALICZNĄ OSŁONĘ EKRANU (12-40,5+ kV)' z połączeniami uziemiającymi, jednolitymi polami elektrycznymi, stylizowanymi dłońmi dotykającymi bezpiecznie i objaśnieniami 'IEC 61140 COMPLIANT' dla bezpieczeństwa dotykowego <50 V / <1 V AC. Uproszczona tabela poniżej, 'KLUCZOWE PARAMETRY: PORÓWNANIE TYPÓW POWŁOK', porównuje rezystywność powierzchni, uziemienie, napięcie dotykowe, odpowiedniość napięcia i wrażliwość na uszkodzenia dla obu typów z ikonami i wartościami ilustracyjnymi. Wykres jest wektorowy, profesjonalny i pełen ikon.
Schemat technologii ekranowania powierzchniowego SIS

Ekranowanie powierzchniowe w rozdzielnicach SIS to system przewodzących lub półprzewodzących warstw nakładanych na zewnętrzną powierzchnię modułów w obudowie z żywicy epoksydowej, który spełnia dwie jednoczesne i współzależne funkcje: kontroluje rozkład pola elektrycznego w izolacji stałej, aby zapobiec koncentracji naprężeń na granicy epoksyd-powietrze, oraz zapewnia stale uziemioną powierzchnię zewnętrzną, która eliminuje napięcie sprzężone pojemnościowo, które w przeciwnym razie pojawiłoby się na zewnętrznej powierzchni nieekranowanego modułu izolacji stałej przy wysokim napięciu.

Problem pola elektrycznego, który rozwiązuje ekranowanie powierzchniowe

Bez ekranowania powierzchniowego, zewnętrzna powierzchnia modułu izolacyjnego z litej żywicy epoksydowej przy napięciu 24 kV przenosiłaby pojemnościowo sprzężone napięcie powierzchniowe określone przez pojemnościowy dzielnik napięcia utworzony między przewodnikiem wysokiego napięcia a uziemioną obudową rozdzielnicy:

Usurface=Uphase×CconductorsurfaceCconductorsurface+CsurfaceearthU_{powierzchnia} = U_{faza} \times \frac{C_{powierzchnia-przewodnika}}{C_{powierzchnia-przewodnika} + C_{powierzchnia-ziemia}}

W przypadku modułu epoksydowego o napięciu fazowym 24 kV (13,9 kV) o typowej geometrii, to pojemnościowo sprzężone napięcie powierzchniowe osiąga wartość 2-6 kV - wystarczającą do spowodowania niebezpiecznego porażenia prądem elektrycznym personelu dotykającego zewnętrznej powierzchni i wystarczającą do zainicjowania częściowego wyładowania na nierównościach powierzchni, gdzie lokalne pole elektryczne przekracza napięcie początkowe częściowego wyładowania powietrza na powierzchni epoksydowej.

Architektura systemu ekranowania powierzchni

Ekranowanie powierzchni rozdzielnicy SIS jest realizowane w dwóch podstawowych konfiguracjach:

  • Powłoka półprzewodząca3 tarcza: Powłoka epoksydowa lub silikonowa z domieszką węgla nakładana na zewnętrzną powierzchnię hermetyzowanego modułu - rezystywność powierzchniowa 10³-10⁶ Ω/kwadrat; zapewnia ciągłe sprzężenie pojemnościowe z uziemieniem poprzez warstwę półprzewodzącą; opłacalne w zastosowaniach 12-24 kV.
  • Metalowa osłona ekranu: Ciągła folia lub siatka miedziana lub aluminiowa osadzona lub nałożona na zewnętrzną powierzchnię modułu epoksydowego i podłączona do szyny uziemiającej rozdzielnicy - zapewnia uziemienie o zerowej impedancji zewnętrznej powierzchni; wymagane dla napięcia 40,5 kV i wyższego, gdy napięcie powierzchniowe sprzężone pojemnościowo na powłoce półprzewodzącej przekracza limity bezpiecznego napięcia dotykowego.

Kluczowe parametry techniczne systemów ekranowania powierzchniowego

ParametrPowłoka półprzewodzącaEkran metaliczny
Rezystywność powierzchniowa10³-10⁶ Ω/kwadrat< 0,1 Ω/kwadrat
Połączenie z uziemieniemPojemnościowy (rozproszony)Bezpośredni (związany)
Napięcie dotykowe przy napięciu znamionowym< 50 V AC (IEC 61140)< 1 V AC
Odpowiedniość klasy napięcia12-24 kV12-40,5 kV
Wrażliwość na uszkodzeniaŚcieranie - usuwanie powłokiMechaniczne - nieciągłość ekranu
Zgodność z normą IEC 62271-200Typ testowany z nienaruszoną powłokąTestowany typ z przyklejonym ekranem

Obowiązujący standard bezpieczeństwa

IEC 611404 - Ochrona przed porażeniem prądem elektrycznym - określa limit napięcia dotykowego 50 V AC, który system ekranowania powierzchni musi utrzymywać na zewnętrznej powierzchni modułów rozdzielnicy SIS we wszystkich normalnych warunkach pracy. System ekranowania powierzchni jest elementem technicznym, który zapewnia zgodność z normą IEC 61140 dla rozdzielnic z izolacją stałą - bez niego zewnętrzne powierzchnie rozdzielnic SIS nie są odporne na dotyk przy średnim napięciu znamionowym.

Jakie jest pięć najbardziej błędnych przekonań inżynierów na temat wydajności ekranowania powierzchni?

Ilustracyjny schemat wizualizujący niebezpieczny tryb awarii w wysokonapięciowej rozdzielnicy SIS spowodowany nieciągłym metalicznym ekranem powierzchniowym. Chaotyczne niebieskie i fioletowe linie wyładowań niezupełnych wyłaniają się z przerwy w ciągłości ekranu na złączu modułu, tworząc ślady powierzchniowe na izolacji epoksydowej, demonstrując konsekwencje błędnych założeń inżynieryjnych. Szczegółowe etykiety wskazują na kluczowe komponenty i stany awarii.
SIS Błędne przekonanie o ekranowaniu powierzchniowym Konsekwencje

Te pięć błędnych przekonań pojawia się w specyfikacjach projektowych, procedurach instalacyjnych i dokumentacji konserwacyjnej w projektach podstacji w każdym regionie geograficznym - każdy z nich powoduje określony, przewidywalny tryb awarii, któremu zapobiegłoby prawidłowe zrozumienie technologii ekranowania powierzchni.

Błędne przekonanie 1 - “Osłona powierzchniowa to tylko powłoka malarska”

Najbardziej rozpowszechnione błędne przekonanie traktuje półprzewodzącą lub metalową osłonę powierzchniową jako kosmetyczną lub mechaniczną powłokę ochronną - równoważną farbie na obudowie panelu rozdzielnicy - a nie jako funkcjonalny element elektryczny, którego integralność jest równie krytyczna jak izolacja pierwotna.

Konsekwencje: Personel konserwacyjny szlifuje, ściera lub nakłada nieprzewodzącą farbę na uszkodzone obszary powłoki półprzewodzącej podczas rutynowej konserwacji - tworząc nieekranowane plamy na powierzchni epoksydowej, gdzie pole elektryczne powraca do niekontrolowanego rozkładu, a lokalne naprężenie pola przekracza wartość graniczną. częściowe rozładowanie5 a aktywność wyładowań niezupełnych inicjowana jest na granicy plamki. Nieekranowana łata o powierzchni 50 mm² na powierzchni modułu SIS 24 kV wytwarza lokalne naprężenie pola elektrycznego o wartości 4-8 kV/mm na krawędzi łaty - znacznie powyżej progu inicjacji wyładowań niezupełnych wynoszącego 1-2 kV/mm dla powietrza na powierzchni epoksydowej.

Błędne przekonanie 2 - “Uziemienie ekranujące jest opcjonalne dla klas niskiego napięcia”

Niektórzy inżynierowie określają rozdzielnice SIS na 12 kV bez wymogu podłączenia uziemienia ekranującego do szyny uziemiającej rozdzielnicy - rozumując, że niższa klasa napięcia wytwarza niższe napięcie powierzchniowe sprzężone pojemnościowo, które jest “prawdopodobnie wystarczająco bezpieczne”.”

Konsekwencje: Norma IEC 61140 nie przewiduje wyłączenia klasy napięcia dla limitów napięcia dotykowego - 50 V AC jest limitem niezależnie od napięcia systemu. Moduł SIS 12 kV z niepodłączonym ekranem półprzewodzącym przenosi napięcie powierzchniowe 0,8-2,5 kV w normalnych warunkach pracy - 16-50× limit napięcia dotykowego IEC 61140. Ocena “prawdopodobnie wystarczająco bezpieczny” nie jest obliczeniem inżynieryjnym; jest to założenie, które eliminuje podstawową funkcję bezpieczeństwa personelu systemu ekranowania powierzchni.

Błędne przekonanie 3 - “Nieciągły metalowy ekran nadal zapewnia odpowiednie ekranowanie”

Inżynierowie określający rozdzielnice SIS z ekranem metalicznym przy napięciu 40,5 kV czasami akceptują przerwy w ciągłości ekranu - w połączeniach modułów, punktach wejścia kabli lub miejscach uszkodzeń mechanicznych - na podstawie tego, że ekran pokrywa “większość” powierzchni i zapewnia “większość” korzyści ekranowania.

Konsekwencje: Ekranowanie pola elektrycznego nie jest proporcjonalną funkcją pokrycia ekranu - szczelina 10 mm w ciągłym metalowym ekranie koncentruje pełne nieekranowane pole elektryczne w miejscu szczeliny. Naprężenie pola w szczelinie ekranu w module SIS 40,5 kV osiąga 15-25 kV/mm - wystarczające do zainicjowania częściowego wyładowania w powietrzu w szczelinie, które powoduje erozję powierzchni epoksydowej i postępuje do awarii śledzenia w ciągu 500-2000 godzin pracy.

Przypadek klienta: Inżynier projektant podstacji u wykonawcy EPC w Jiangsu w Chinach skontaktował się z Bepto po tym, jak w panelu rozdzielnicy SIS 35 kV pojawił się widoczny ślad na obudowanej powierzchni modułu szyny zbiorczej w ciągu 8 miesięcy od uruchomienia. Inspekcja poawaryjna wykazała 15 mm przerwę w ciągłości ekranu na styku dwóch sekcji szyn zbiorczych - przerwa powstała podczas instalacji, gdy zespół instalacyjny pominął taśmę łączącą ekran na styku modułów. Kanał śledzący przesunął się o 35 mm od krawędzi szczeliny w kierunku zakończenia kabla. Zespół techniczny Bepto określił prawidłową procedurę łączenia ciągłości ekranu i dostarczył zastępczą taśmę łączącą oraz klej przewodzący do naprawy. Naprawiona instalacja działa bezawaryjnie od 30 miesięcy.

Błędne przekonanie 4 - “Ekranowanie powierzchniowe eliminuje potrzebę testowania wyładowań niezupełnych”

Niektóre specyfikacje przetargowe dla rozdzielnic SIS pomijają test rozruchowy wyładowań niezupełnych na podstawie tego, że system ekranowania powierzchni “zapobiega wyładowaniom niezupełnym” - myląc funkcję ekranowania powierzchni (kontrolowanie zewnętrznego rozkładu pola) z podstawową funkcją izolacji (zapobieganie wewnętrznym wyładowaniom niezupełnym w odlewie epoksydowym).

Konsekwencje: Ekranowanie powierzchniowe kontroluje pole elektryczne na granicy epoksyd-powietrze - nie zapobiega wyładowaniom niezupełnym w pustkach, rozwarstwieniach lub wtrąceniach wewnątrz odlewu epoksydowego. Wewnętrzne wyładowania niezupełne w rozdzielnicach SIS nie są wykrywalne przez oględziny i nie zapobiega im integralność ekranowania powierzchniowego - ich wykrycie wymaga pomiaru wyładowań niezupełnych zgodnie z normą IEC 60270 przy 1,5× U0. Pominięcie badania wyładowań niezupełnych na podstawie obecności ekranowania powierzchniowego pozostawia niewykryte wewnętrzne wady odlewu.

Błędne przekonanie 5 - “Wszystkie systemy ekranowania powierzchni rozdzielnic SIS są równoważne”

Inżynierowie wybierający pomiędzy produktami rozdzielnic SIS różnych producentów czasami traktują ekranowanie powierzchniowe jako standardową cechę - zakładając, że każdy produkt oznaczony jako “SIS” z “ekranowaniem powierzchniowym” zapewnia równoważną kontrolę pola elektrycznego i bezpieczeństwo dotykowe.

Konsekwencje: Projekt systemu ekranowania powierzchni, specyfikacja materiału i weryfikacja testu typu IEC różnią się znacznie w zależności od producenta - półprzewodząca powłoka o rezystywności powierzchniowej 10⁷ Ω / kwadrat (górna granica dopuszczalnego zakresu) zapewnia znacznie mniejszą kontrolę pola niż powłoka o rezystywności 10³ Ω / kwadrat, a metalowy ekran z nieciągłym łączeniem na połączeniach modułów zapewnia znacznie mniejszą ochronę niż ekran z ciągłym łączeniem. Bez wymogu dostarczenia przez producenta raportu z testu typu IEC 62271-200, który obejmuje pomiar napięcia powierzchniowego z zainstalowanym systemem ekranowania, specyfikacja nie może zweryfikować, czy produkt zapewnia zgodność z napięciem dotykowym IEC 61140.

Jak prawidłowo określić wymagania dotyczące ekranowania powierzchni w rozdzielnicach SIS dla projektów podstacji wysokiego napięcia?

Infografika techniczna w czystym stylu graficznym, zaprojektowana jako przewodnik wyboru przy określaniu ekranowania powierzchniowego w rozdzielnicach z izolacją stałą (SIS) dla projektów podstacji wysokiego napięcia. Zawiera szczegółową ilustrację hermetyzowanego modułu rozdzielnicy SIS z głównym tytułem: "ROZDZIELNICA SIS: PRZEWODNIK PO SPECYFIKACJI EKRANOWANIA POWIERZCHNIOWEGO". Infografika ma logiczną strukturę, pokazując, jak prawidłowo zdefiniować wymagania (napięcie systemu, limity napięcia dotykowego), wziąć pod uwagę warunki środowiskowe (kontrolowane wewnątrz vs. na zewnątrz / zanieczyszczone) oraz zweryfikować zgodność z normami i certyfikatami. Wizualnie kontrastuje dwie kluczowe technologie: powłokę półprzewodzącą i ekran metaliczny, podkreślając kluczowe parametry techniczne. Małe ikony reprezentują testy, takie jak testy typu IEC i częściowe rozładowanie.
Przewodnik po specyfikacji ekranowania powierzchniowego rozdzielnic SIS

Krok 1: Określenie wymagań elektrycznych i bezpieczeństwa

Ustalenie parametrów specyfikacji ekranowania powierzchni na podstawie wymagań elektrycznych i bezpieczeństwa projektu:

  • Napięcie systemowe: Określa minimalny typ ekranowania - powłoka półprzewodząca dopuszczalna przy napięciu 12-24 kV; ekran metaliczny wymagany przy napięciu 40,5 kV.
  • Limit napięcia dotykowego: Określenie zgodności z normą IEC 61140 - maksymalnie 50 V AC na każdej dostępnej powierzchni zewnętrznej przy znamionowym napięciu roboczym
  • Częstotliwość dostępu personelu: Dostęp personelu o wysokiej częstotliwości (codzienne trasy inspekcji sąsiadujące z modułami SIS pod napięciem) wymaga metalowego ekranu ekranującego we wszystkich klasach napięcia - połączenie uziemiające o niższej impedancji zapewnia większy margines bezpieczeństwa niż powłoka półprzewodząca.

Krok 2: Rozważenie warunków środowiskowych podstacji

  • Wewnętrzna podstacja z kontrolowanym klimatem: Dopuszczalne ekranowanie powłoką półprzewodzącą - stabilna temperatura i wilgotność zapobiegają degradacji powłoki
  • Podstacja na zewnątrz lub w niekontrolowanym środowisku: Określono ekrany metalowe - promieniowanie UV, cykle termiczne i wilgoć niszczą powłoki półprzewodzące szybciej niż ekrany metalowe.
  • Podstacja o wysokim stopniu zanieczyszczenia (SPS klasy III/IV): Metalowy ekran z uszczelnionymi połączeniami modułów - zapobiega przewodzeniu zanieczyszczeń przez szczeliny ekranu na stykach modułów

Krok 3: Dopasowanie standardów i certyfikatów

Wymagane są następujące weryfikacje dla każdego produktu rozdzielnicy SIS przedstawionego do oceny:

Wymóg certyfikacjiKlauzula specyfikacjiDokument weryfikacyjny
Test typu IEC 62271-200Pełny test typu, w tym pomiar napięcia powierzchniowegoOryginalny raport z testu - nie certyfikat podsumowujący
Zgodność z napięciem dotykowym IEC 61140Napięcie powierzchniowe ≤ 50 V AC przy napięciu znamionowymDane pomiarowe w raporcie z badań typu
Rezystywność powłoki półprzewodzącej10³-10⁶ Ω/kwadratCertyfikat testu materiałowego producenta
Ciągłość ekranu metalicznegoZerowa nieciągłość na połączeniach modułówRejestr inspekcji fabrycznej
Test częściowego rozładowania< 10 pC przy 1,5× U0Raport z testu IEC 60270

Scenariusze aplikacji podrzędnych

  • Miejska podstacja dystrybucyjna: Metalowy ekran SIS - wysoka częstotliwość dostępu personelu; kompaktowa powierzchnia krytyczna; bezpieczeństwo dotykowe nie podlega negocjacjom w instalacjach publicznych
  • Podstacja zakładu przemysłowego: Powłoka półprzewodząca SIS przy napięciu 12-24 kV - kontrolowany dostęp; stabilne środowisko wewnętrzne; optymalizacja kosztów dla dużej liczby paneli
  • Podstacja kolektorów energii odnawialnej: Ekran metalowy SIS przy napięciu 35 kV - instalacja zewnętrzna lub półzewnętrzna; długie okresy międzykonserwacyjne; trwałość ekranu przez 25 lat
  • Podstacja na dużych wysokościach (> 1000 m): Metalowy ekran SIS - zmniejszona gęstość powietrza zwiększa ryzyko wyładowań elektrostatycznych na powierzchni w miejscach nieciągłości powłoki; metalowy ekran eliminuje inicjację wyładowań elektrostatycznych na powierzchni.

Jakie błędy instalacji i konserwacji wpływają negatywnie na integralność ekranowania powierzchni podczas eksploatacji?

Skoncentrowany wschodnioazjatycki technik w PPE skrupulatnie używa woltomierza elektrostatycznego o wysokiej impedancji, który pokazuje odczyt '28 V AC' ze statusem 'PASS', aby zmierzyć napięcie dotykowe na module rozdzielnicy z izolacją stałą (SIS) w nowoczesnej podstacji. Objaśnienia tekstowe wskazują na kluczowe komponenty, ilustrując precyzyjną konserwację, aby zapobiec typowym błędom, które zagrażają ekranowaniu powierzchni.
Precyzyjny pomiar ekranowania powierzchni SIS

Kroki instalacji i konserwacji

  1. Kontrola integralności osłon przed instalacją: Sprawdzić wszystkie powierzchnie modułu pod kątem uszkodzeń powłoki lub nieciągłości ekranu przed instalacją - odrzucić każdy moduł z widocznym ścieraniem powłoki > 25 mm² lub szczeliną ekranu > 5 mm; udokumentować wyniki kontroli za pomocą zdjęć.
  2. Łączenie ekranów na połączeniach modułów: Zastosuj taśmę przewodzącą określoną przez producenta na wszystkich połączeniach między modułami - sprawdź, czy taśma zachodzi na siebie ≥ 50 mm po każdej stronie połączenia; zmierz rezystancję połączenia < 1 Ω za pomocą skalibrowanego omomierza o niskiej rezystancji przed montażem panelu.
  3. Weryfikacja połączenia z uziemieniem: Upewnij się, że połączenie uziemienia ekranu powierzchniowego z szyną uziemiającą rozdzielnicy jest wykonane przewodem określonym przez producenta i dokręcone momentem o określonej wartości - zmierz rezystancję połączenia uziemienia < 0,5 Ω; zapisz w protokole uruchomienia instalacji.
  4. Pomiar napięcia dotykowego podczas uruchamiania: Zmierzyć napięcie powierzchniowe na wszystkich dostępnych powierzchniach modułu hermetyzowanego za pomocą woltomierza o wysokiej impedancji przy znamionowym napięciu roboczym - potwierdzić < 50 V AC na wszystkich powierzchniach; każda powierzchnia przekraczająca 50 V AC wymaga natychmiastowego sprawdzenia ciągłości ekranowania i uziemienia przed zezwoleniem na dostęp personelu.

Typowe błędy do wyeliminowania

  • Błąd 1 - Naprawa uszkodzonej powłoki półprzewodzącej za pomocą farby nieprzewodzącej lub wypełniacza epoksydowego: Każdy materiał naprawczy nałożony na uszkodzony obszar powłoki musi mieć rezystywność powierzchniową w zakresie specyfikacji 10³-10⁶ Ω / kwadrat - używaj tylko dostarczonej przez producenta przewodzącej masy naprawczej; naprawa nieprzewodząca tworzy nieekranowaną łatę, która inicjuje PD
  • Błąd 2 - Pominięcie taśmy łączącej ekrany na połączeniach modułów podczas instalacji: Taśma łącząca złącza modułów nie jest wyposażeniem opcjonalnym - jest to element ciągłości, który zapobiega trybowi awarii PD szczeliny ekranu; jej pominięcie jest najczęstszym błędem instalacyjnym, który powoduje wczesne awarie śledzenia powierzchni rozdzielnicy SIS.
  • Błąd 3 - Wykonywanie pomiaru napięcia dotykowego za pomocą standardowego multimetru: Standardowe multimetry mają impedancję wejściową 10 MΩ - niewystarczającą do dokładnego pomiaru pojemnościowo sprzężonego napięcia powierzchniowego na ekranie z powłoką półprzewodzącą; do pomiaru napięcia dotykowego na modułach ekranowanych powłoką półprzewodzącą należy użyć woltomierza elektrostatycznego o wysokiej impedancji (impedancja wejściowa > 1 GΩ).

Drugi przypadek klienta: Kierownik ds. zamówień w regionalnym operatorze sieci energetycznej w Shandong w Chinach skontaktował się z Bepto w celu oceny dwóch konkurencyjnych propozycji rozdzielnic SIS do modernizacji miejskiej podstacji dystrybucyjnej 10 kV - oba produkty były oznaczone jako “ekranowane powierzchniowo SIS” w materiałach marketingowych producenta. Ocena Bepto wymagała raportów z testów typu IEC 62271-200 dla obu produktów i wykazała, że raport jednego producenta zawierał dane pomiarowe napięcia powierzchniowego potwierdzające 38 V AC przy napięciu znamionowym - zgodne z IEC 61140. Raport drugiego producenta nie zawierał danych pomiarowych napięcia powierzchniowego - test typu został przeprowadzony bez uziemienia ekranowania powierzchniowego, co sprawiło, że bezpieczeństwo dotykowe nie zostało zweryfikowane. Bepto zarekomendowało certyfikowany produkt; operator sieci przyjął wymóg pomiaru napięcia powierzchniowego IEC 61140 jako obowiązkową klauzulę specyfikacji zamówienia dla wszystkich przyszłych zakupów rozdzielnic SIS.

Wnioski

Technologia ekranowania powierzchniowego w rozdzielnicach SIS nie jest pasywną powłoką - jest to aktywny system kontroli pola elektrycznego, którego integralność, ciągłość i prawidłowe połączenie uziemiające determinują zarówno niezawodność dielektryczną izolacji stałej, jak i bezpieczeństwo dotykowe rozdzielnicy dla każdej osoby pracującej w podstacji. Pięć błędnych przekonań skorygowanych w tym przewodniku - traktowanie ekranowania jako kosmetyku, pomijanie uziemienia przy niższych klasach napięcia, akceptowanie nieciągłości ekranu, zastępowanie ekranowania testami wyładowań niezupełnych i zakładanie, że wszystkie systemy ekranowania SIS są równoważne - każde z nich powoduje określone, możliwe do uniknięcia awarie, które eliminuje prawidłowa specyfikacja i dyscyplina instalacji. Wymagaj raportów z testów typu IEC 62271-200 z danymi pomiarowymi napięcia powierzchniowego potwierdzającymi zgodność z normą IEC 61140, określ metalowe ekranowanie ekranu dla zastosowań 40,5 kV i wysokiej częstotliwości dostępu, egzekwuj instalację taśmy łączącej ekran na każdym złączu modułu, weryfikuj rezystancję uziemienia podczas rozruchu i mierz napięcie dotykowe na każdej dostępnej powierzchni przed zezwoleniem na dostęp personelu - ponieważ system ekranowania powierzchni, który jest prawidłowo określony, zainstalowany w całości i zweryfikowany podczas rozruchu, jest systemem, który zapewnia bezpieczeństwo podstacji wysokiego napięcia, które rozdzielnica SIS została zaprojektowana.

Najczęściej zadawane pytania dotyczące technologii ekranowania powierzchniowego rozdzielnic SIS

P: Jakie jest maksymalne dopuszczalne napięcie dotykowe na zewnętrznej powierzchni zamkniętego modułu rozdzielnicy SIS w normalnych warunkach pracy zgodnie z normą IEC 61140 i który typ osłony niezawodnie osiąga ten limit przy napięciu 40,5 kV?

A: Norma IEC 61140 określa maksymalne napięcie dotykowe na poziomie 50 V AC - ekran metaliczny z bezpośrednim uziemieniem osiąga < 1 V AC przy napięciu 40,5 kV; sama powłoka półprzewodząca przy napięciu 40,5 kV zwykle przekracza limit 50 V bez dodatkowego ekranu metalicznego.

P: Dlaczego szczelina o szerokości 10 mm w metalowym ekranie modułu rozdzielnicy SIS 35 kV stanowi krytyczną wadę bezpieczeństwa i niezawodności izolacji, a nie dopuszczalną drobną niedoskonałość instalacji?

A: Szczelina ekranująca 10 mm koncentruje pełne nieekranowane pole elektryczne w miejscu szczeliny - lokalne naprężenie pola osiąga 15-25 kV/mm przy 35 kV, inicjując częściowe wyładowanie w powietrzu w szczelinie, które powoduje erozję powierzchni epoksydowej i postępuje do uszkodzenia śledzenia w ciągu 500-2000 godzin pracy.

P: Jaki zakres rezystywności powierzchniowej musi mieć powłoka półprzewodząca na rozdzielnicy SIS, aby zapewnić skuteczną kontrolę pola elektrycznego przy średnim napięciu znamionowym 12-24 kV?

A: 10³-10⁶ Ω/kwadrat - poniżej 10³ Ω/kwadrat powłoka zbliża się do przewodności metalicznej i może powodować prądy cyrkulacyjne; powyżej 10⁶ Ω/kwadrat rozproszone uziemienie pojemnościowe staje się niewystarczające do kontrolowania naprężeń pola powierzchniowego przy średnich napięciach znamionowych.

P: Czy obecność prawidłowo zainstalowanego i uziemionego systemu ekranowania powierzchni w rozdzielnicy SIS eliminuje wymóg przeprowadzenia testów rozruchowych wyładowań niezupełnych zgodnie z normą IEC 60270 przed włączeniem zasilania?

A: Nie - ekranowanie powierzchni kontroluje tylko zewnętrzny rozkład pola; nie zapobiega wewnętrznym wyładowaniom niezupełnym w pustych przestrzeniach lub rozwarstwieniach w odlewie epoksydowym; pomiar wyładowań niezupełnych IEC 60270 przy 1,5× U0 jest obowiązkowy niezależnie od integralności ekranowania powierzchni w celu wykrycia wewnętrznych wad odlewu.

P: Jakiego przyrządu należy użyć do pomiaru napięcia dotykowego na osłoniętym powłoką półprzewodzącą module rozdzielnicy SIS i dlaczego standardowy multimetr cyfrowy jest nieodpowiedni do tego pomiaru?

A: Wymagany jest woltomierz elektrostatyczny o wysokiej impedancji z impedancją wejściową > 1 GΩ - standardowy multimetr o impedancji wejściowej 10 MΩ obciąża pojemnościowo sprzężone napięcie powierzchniowe i odczytuje sztucznie niskie wartości, które fałszywie wskazują zgodność z normą IEC 61140 na nieekranowanej lub słabo uziemionej powierzchni.

  1. Zrozumienie właściwości dielektrycznych i mechanicznych żywicy stosowanej w modułach SIS.

  2. Dowiedz się, jak ekrany uziemiające kontrolują koncentrację naprężeń elektrycznych na granicy izolacji.

  3. Poznaj wymagania dotyczące rezystancji elektrycznej dla skutecznej kontroli pola w zastosowaniach średniego napięcia.

  4. Dostęp do międzynarodowej normy bezpieczeństwa dotyczącej ochrony przed porażeniem prądem elektrycznym w instalacjach elektrycznych.

  5. Zbadaj poziomy napięcia, przy których rozpoczyna się lokalna awaria elektryczna w środowiskach gazowych.

Powiązane

Jack Bepto

Witam, jestem Jack, specjalista ds. sprzętu elektrycznego z ponad 12-letnim doświadczeniem w zakresie dystrybucji energii i systemów średniego napięcia. Za pośrednictwem Bepto electric dzielę się praktycznymi spostrzeżeniami i wiedzą techniczną na temat kluczowych komponentów sieci energetycznej, w tym rozdzielnic, rozłączników obciążenia, wyłączników próżniowych, rozłączników i przekładników. Platforma organizuje te produkty w uporządkowane kategorie ze zdjęciami i objaśnieniami technicznymi, aby pomóc inżynierom i specjalistom z branży lepiej zrozumieć sprzęt elektryczny i infrastrukturę systemu elektroenergetycznego.

Można się ze mną skontaktować pod adresem [email protected] w przypadku pytań związanych ze sprzętem elektrycznym lub zastosowaniami systemu zasilania.

Spis treści
Formularz kontaktowy
Twoje informacje są bezpieczne i zaszyfrowane.