Introducere
Timp de decenii, alegerea mediului de izolare în comutatoarele de medie tensiune a fost efectiv binară: aer sau Gaz SF61. Instalațiile de comutație izolate cu aer necesitau amprente fizice mari și întreținere periodică. Instalațiile de comutație izolate cu gaz SF6 ofereau compactitate și performanță, dar introduceau un gaz cu efect de seră puternic, cu un potențial de încălzire globală de 23.500 de ori mai mare decât cel al CO₂ - o responsabilitate care crește cu fiecare înăsprire a reglementărilor de mediu.
Tehnologia comutatoarelor cu izolație solidă înlocuiește atât golurile de aer, cât și gazul SF6 cu gaz turnat rășină epoxidică2 ca mediu de izolare primar - încapsulând conductorii sub tensiune, barele colectoare și elementele de comutare într-un material dielectric solid care oferă o rezistență superioară la poluare, elimină cerințele de gestionare a gazelor, reduce amprenta de instalare cu până la 50% în comparație cu AIS și oferă un sistem de izolare fără întreținere cu o durată de viață de 30 de ani.
Pentru inginerii electrici care proiectează substații secundare, sisteme energetice industriale și infrastructuri de medie tensiune pentru energie regenerabilă, tehnologia SIS reprezintă o schimbare fundamentală în modul în care este proiectată izolația de medie tensiune - nu o îmbunătățire incrementală a tehnologiei existente cu gaz sau aer, ci o filosofie diferită de izolare, cu caracteristici distincte de performanță, acreditări de mediu și economia ciclului de viață. Înțelegerea a ceea ce este tehnologia instalațiilor de comutație cu izolație solidă, a modului în care funcționează și a domeniilor în care aceasta depășește alternativele este fundamentul oricărei achiziții de instalații de comutație de medie tensiune moderne bine specificate.
Acest articol oferă o referință tehnică completă pentru tehnologia comutatoarelor cu izolație solidă - de la fizica izolației și știința materialelor până la arhitectura sistemului, selectarea aplicațiilor și cerințele de întreținere în întreaga gamă de distribuție de medie tensiune.
Tabla de conținut
- Ce este tehnologia izolației solide și cum funcționează aceasta în comutatoarele de medie tensiune?
- Cum se compară performanța comutatoarelor SIS cu AIS și GIS în ceea ce privește parametrii cheie?
- Cum să specificați și să selectați aparatele de comutație cu izolație solidă pentru aplicația dumneavoastră?
- Care sunt cerințele de instalare, întreținere și ciclu de viață ale aparatajului SIS?
Ce este tehnologia izolației solide și cum funcționează aceasta în comutatoarele de medie tensiune?
Tehnologia instalațiilor de comutație cu izolație solidă constă în aplicarea materialelor dielectrice solide turnate - în principal compuși din rășini epoxidice - ca mediu de izolație primar care înconjoară toți conductorii MT sub tensiune, magistralele și interfețele elementelor de comutație din cadrul unui ansamblu de instalații de comutație. Spre deosebire de izolarea cu aer (care se bazează pe distanțe fizice) sau cu gaz (care se bazează pe SF6 presurizat pentru a obține rezistență dielectrică), izolarea solidă își obține performanța dielectrică prin structura moleculară intrinsecă a materialului de încapsulare în sine.
Fizica izolației dielectrice solide
În orice sistem de izolație, rezistența dielectrică este câmpul electric maxim pe care materialul îl poate suporta înainte de rupere - punctul în care purtătorii de sarcină accelerează prin material, creând o cale conductoare și o defecțiune catastrofală. Rezistența dielectrică a mediului izolant determină cât de aproape pot fi poziționate conductoarele sub tensiune de structurile împământate și între ele, ceea ce influențează în mod direct dimensiunea fizică a echipamentelor.
Intensități dielectrice comparative:
- Aer (1 bar, câmp uniform): 30 kV/cm
- SF6 (3 bar): ~220 kV/cm
- Rășină epoxidică turnată (APG): 180-200 kV/cm (în vrac); efectiv nelimitat la suprafețe cu nivelare adecvată a câmpului
Rezistența dielectrică masivă a rășinii epoxidice turnate se apropie de cea a SF6 presurizat - acesta este motivul pentru care comutatoarele SIS ating o compactitate comparabilă cu cea a GIS fără a necesita un sistem de gaz presurizat. Mai important, izolația solidă elimină modul de defectare a suprafeței care limitează echipamentele izolate cu aer în medii poluate: o suprafață epoxidică solidă nu poate fi contaminată de particule în suspensie, umiditate sau condens în modul în care o pot face suprafețele de izolație cu goluri de aer.
Gelarea automată sub presiune (APG) - Tehnologia de fabricație
Izolația solidă din comutatoarele SIS este produsă prin gelificare automată sub presiune (APG) - un proces de turnare de precizie care injectează rășină epoxidică lichidă sub presiune controlată într-o matriță încălzită care conține ansamblul conductorului, apoi întărește rășina sub profile precise de temperatură și presiune pentru a produce un corp de izolație solid fără goluri și fără bule.
Parametrii critici ai procesului APG:
- Sistem de rășină: Rășină epoxidică cicloalifatică cu întăritor anhidridă și umplutură trihidrat de alumină (ATH) pentru rezistență sporită la arc și stabilitate termică
- Temperatura de mucegai: 130-160°C în timpul gelificării; controlat pentru a preveni fisurarea prin stres termic
- Presiunea de injecție: 3-8 bar pentru a elimina golurile și a asigura încapsularea completă a conductorului
- Ciclul de vindecare: 4-8 ore la temperatură ridicată; urmată de post-curare la 140°C pentru stabilitate dimensională
- Controlul calității: Fiecare componentă turnată este supusă descărcare parțială3 testare (< 5 pC la 1,5 × Um) pentru a verifica izolarea fără goluri
Golurile din izolația epoxidică turnată sunt principalul mod de defectare a calității - un gol cu diametrul de 0,1 mm creează un punct de început al descărcării parțiale care erodează progresiv izolația înconjurătoare sub tensiune de funcționare, provocând în cele din urmă defectarea izolației. Procesul APG, controlat în mod corespunzător, elimină golurile prin menținerea unei presiuni pozitive în timpul gelificării, împiedicând formarea de cavități de contracție pe măsură ce rășina se întărește.
Gradarea câmpului electric în sistemele de izolare solide
La discontinuitățile geometrice - marginile conductorului, interfețele de conectare și limitele izolației - câmpul electric se concentrează la niveluri care pot depăși rezistența dielectrică locală, chiar și atunci când câmpul mediu este bine în limite. Proiectarea SIS cu izolație solidă utilizează două tehnici pentru a gestiona concentrarea câmpului:
Clasificarea geometrică a terenului:
Marginile conductorului și interfețele de terminare sunt proiectate cu raze controlate (minim 3-5 mm pentru aplicații MV) pentru a distribui câmpul electric pe o suprafață mai mare, reducând intensitatea maximă a câmpului sub pragul de inițiere a descărcării parțiale.
Straturi de gradare a câmpului rezistiv sau capacitiv:
La interfețele dintre componentele cu izolație solidă - îmbinări de bare colectoare, terminații de cabluri și conexiuni de întrerupătoare - se aplică straturi de gradare a câmpului din material semi-conductor sau capacitiv pentru a redistribui uniform gradientul câmpului electric de-a lungul interfeței, prevenind concentrarea câmpului la limita joncțiunii.
Arhitectura sistemului de comutație SIS
Un tablou de distribuție SIS complet integrează tehnologia de izolare solidă în toate funcțiile de izolare primară:
- Bare de distribuție capsulate cu epoxid: Bare colectoare trifazate complet încapsulate în epoxid turnat, eliminând cerințele de spațiu de aer între fază și pământ
- Transformatoare de curent (CT) cu izolație solidă: CT toroidale turnate direct pe magistrala încapsulată - nu este necesară montarea separată a CT sau eliberarea aerului
- Terminații de cablu capsulate epoxidic: Interfețe de cablu conectabile sau cu șuruburi, cu conuri de tensiune preformate care asigură continuitatea izolației solide clasificate pe teren de la cablu la bara colectoare
- Întrerupător de vid4 asamblare: Elementul de comutare - un întrerupător în vid pentru fiecare fază - este montat în structura de izolație solidă, încapsularea epoxidică asigurând atât suportul mecanic, cât și izolația primară la pământ
- Mecanism de acționare magnetică: Mecanism de acționare cu magnet permanent (PMA) care asigură rezistența mecanică M2 cu o construcție etanșă, fără întreținere
Proprietăți cheie ale materialelor izolante solide
| Proprietate | Epoxid turnat (APG) | Aer (referință) | SF6 (3 bar) |
|---|---|---|---|
| Rezistență dielectrică (vrac) | 180-200 kV/cm | 30 kV/cm | ~220 kV/cm |
| Permittivitate relativă (εr) | 3.5-4.5 | 1.0 | 1.006 |
| Clasa termică | F (155°C) | — | — |
| Rezistența la poluare | Excelent (suprafață sigilată) | Slabă (contaminare de suprafață) | Excelent (sigilat) |
| Începerea descărcării parțiale | > 1,5 × Um (fără goluri) | N/A | > 1,5 × Um |
| Conductivitate termică | 0,2-0,8 W/m-K | 0,026 W/m-K | 0,014 W/m-K |
| Rezistența la arc (IEC 61621) | > 180 de secunde | N/A | N/A |
| Impactul GES | Niciuna | Niciuna | GWP 23,500 |
Cum se compară performanța comutatoarelor SIS cu AIS și GIS în ceea ce privește parametrii cheie?
Întrerupătoarele cu izolație solidă ocupă o poziție distinctă de performanță în raport cu AIS și GIS - combinând acreditările de mediu și simplitatea întreținerii tehnologiei în vid cu o compactitate apropiată de GIS, la un cost al ciclului de viață care, de obicei, este inferior ambelor alternative pentru aplicațiile de distribuție MV în intervalul 12-40,5kV.
Amprenta la sol și eficiența spațiului
Întrerupătoarele SIS își realizează amprenta compactă prin eliminarea distanțelor de aer liber. În AIS, distanțele minime între faze și între faze și pământ cerute de IEC 62271-1 la 12kV sunt:
- Distanța fază-pământ (aer): 120mm minim
- Distanța fază-fază (aer): 160mm minim
În SIS, aceste spații libere sunt înlocuite cu izolație epoxidică solidă cu rezistență dielectrică de 180-200 kV/cm - reducând grosimea necesară a izolației la 8-15mm la 12kV. Rezultatul este o reducere a lățimii panoului de 40-60% în comparație cu AIS echivalent și o reducere a adâncimii de 30-50%.
Compararea dimensiunilor tipice ale panoului (12kV, 630A, 25kA):
| Parametru | AIS | GIS | SIS |
|---|---|---|---|
| Lățimea panoului | 800-1,000mm | 500-650mm | 400-550mm |
| Adâncimea panoului | 1,200-1,600mm | 800-1,000mm | 600-800mm |
| Înălțimea panoului | 2,200mm | 2,000mm | 1,800-2,000mm |
| Suprafața pe panou | 0.96-1.60 m² | 0.40-0.65 m² | 0.24-0.44 m² |
| Amprenta relativă | 100% (referință) | ~45% | ~30% |
Cerințe de întreținere
Construcția etanșă a comutatoarelor SIS - izolație epoxidică solidă fără goluri de aer care să contamineze, fără gaz SF6 care să monitorizeze și întrerupătoare de vid fără acces intern pentru întreținere - produce un profil de întreținere fundamental diferit de AIS sau GIS:
Cerințe de întreținere AIS:
- Anual: Curățarea suprafeței izolației; măsurarea rezistenței de contact
- 3 ani: Inspecția și curățarea jgheabului arcului; lubrifierea mecanismului
- 5 ani: Revizuire completă; evaluarea înlocuirii contactelor
- După defecțiune: Inspecția imediată a jgheabului cu arc electric; decontaminarea suprafeței izolației
Cerințe de întreținere GIS:
- 6 luni: Verificarea presiunii SF6; verificarea scurgerilor
- 1 an: Analiza umidității și purității gazelor
- 3 ani: Analiza completă a gazelor; verificarea rezistenței de contact
- După defecțiune: Analiza calității gazului; verificarea produsului de descompunere înainte de reenergizare
Cerințe de întreținere SIS:
- Anual: Măsurarea rezistenței de contact; verificarea timpului de funcționare; inspecție vizuală
- 3 ani: Test de înaltă frecvență a puterii; măsurarea descărcării parțiale
- 5 ani: Măsurarea cursei de contact; verificare electrică completă
- Post-faliment: Test Hi-pot + măsurare PD + rezistență de contact
Eliminarea întreținerii jgheabului cu arc, a gestionării gazului SF6 și a curățării suprafeței de izolație reduce costul anual de întreținere al SIS cu 60-75% în comparație cu AIS și cu 40-55% în comparație cu GIS pe o durată de viață de 25 de ani.
Performanța de mediu
Certificatele de mediu ale comutatoarelor SIS sunt o consecință directă a alegerilor sale tehnologice:
- Zero SF6: Fără conținut de gaze cu efect de seră, fără obligații de reglementare privind gazele fluorurate, fără cerințe privind personalul certificat pentru manipularea gazelor, fără costuri de recuperare a gazelor la sfârșitul ciclului de viață
- Fără arcuri de gaze: Stingerea arcului în vid nu produce produse de descompunere toxice - nu generează SOF₂, SO₂F₂ sau HF în timpul operațiunilor de comutare
- Reducerea volumului de material: Designul compact utilizează mai puțin oțel, cupru și material izolant per MVA nominal decât AIS
- Reciclabile la sfârșitul duratei de viață: Încapsularea cu rășină epoxidică poate fi separată mecanic de conductorii de cupru pentru recuperarea materialului; nu este necesară eliminarea gazelor periculoase
Comparație completă a performanței: SIS vs. AIS vs. GIS
| Parametru | AIS | GIS (SF6) | SIS (vid) |
|---|---|---|---|
| Intervalul de tensiune | 12-40.5kV | 12-1,100kV | 12-40.5kV |
| Amprenta relativă | 100% | ~45% | ~30% |
| Mediu de stingere a arcului | Aer | SF6 | Vacuum |
| Izolație medie | Aer | SF6 | Epoxid solid |
| Rezistența la poluare | Slabă | Excelentă | Excelentă |
| Frecvența întreținerii | Înaltă | Mediu | Scăzut |
| Conținut de gaze cu efect de seră SF6 | Niciuna | Da (GWP 23,500) | Niciuna |
| Rezistență electrică | Standard E1 | E1-E2 | Standard E2 |
| Rezistență mecanică | M1 standard | M1-M2 | Standard M2 |
| Costul ciclului de viață (25 de ani) | Mediu | Mediu-înalt | Scăzut |
| Mediile adecvate | Curățare interioară | Interior/exterior | Interior / dur |
Cazul clientului: Comutatoarele SIS rezolvă o provocare legată de respectarea spațiului și a mediului
Un director de achiziții care supraveghea modernizarea unei substații secundare de 24 kV pentru un campus de producție farmaceutică din Europa de Vest a contactat Bepto cu două constrângeri simultane: camera disponibilă pentru substație era cu 35% mai mică decât amprenta echipamentului AIS existent care urma să fie înlocuit, iar politica de mediu a campusului interzicea orice echipament care conține SF6 în noile instalații - eliminând GIS ca opțiune.
După specificarea aparatajului SIS Bepto cu izolație solidă epoxidică și întrerupătoare în vid, echipa de ingineri a instalat o linie completă de aparataj de 24 kV - opt panouri de alimentare plus secțiunea de magistrală - în limita spațiului disponibil, cu un spațiu liber de 15%. Designul zero-SF6 a respectat fără compromisuri politica de mediu a campusului, iar construcția cu izolație solidă etanșă a fost specificată ca nefiind necesare intervenții anuale de întreținere în afara măsurării rezistenței de contact - un beneficiu operațional semnificativ pentru o unitate farmaceutică în care accesul la substație necesită protocoale de cameră sterilă.
Cum să specificați și să selectați aparatele de comutație cu izolație solidă pentru aplicația dumneavoastră?
Specificarea corectă a comutatoarelor SIS necesită o evaluare sistematică a cerințelor electrice, a condițiilor de mediu, a constrângerilor de spațiu, a capacității de întreținere și a obligațiilor de reglementare - cu o atenție deosebită la cerințele de verificare a sistemului de izolare care disting performanța reală a izolației solide de afirmațiile de marketing.
Pasul 1: Definirea cerințelor electrice
- Tensiune nominală: 12kV, 24kV sau 40,5kV - confirmați că BIL (75 / 125 / 185kV) corespunde coordonării izolației sistemului
- Curent nominal normal: 630A, 1250A sau 2500A - verificați capacitatea termică la temperatura ambiantă maximă (standard 40°C; redusă mai sus)
- Capacitate de scurtcircuit: 16kA, 20kA, 25kA sau 31,5kA - confirmați atât curentul de întrerupere a scurtcircuitului (întrerupător în vid), cât și curentul de rezistență la scurt timp (bare și incintă)
- Clase de anduranță: Specificați M2/E2 pentru toate aplicațiile automate sau cu comutare frecventă; verificați ambele clase în certificatul de încercare de tip
- Atribuții speciale de comutare: Identificați cerințele de comutare capacitivă, inductivă sau motorizată; confirmați valorile nominale pentru sarcini speciale ale întrerupătoarelor de vid
Pasul 2: Verificarea calității sistemului de izolare
- Test de descărcare parțială: Cereți certificatul de testare PD din fabrică pentru fiecare componentă epoxidică turnată la 1,5 × Um/√3; PD < 5 pC confirmă izolarea fără goluri
- Test de tip dielectric: Confirmați că testele de rezistență la frecvența de alimentare și la impulsurile de trăsnet conform IEC 62271-1 au fost efectuate pe ansamblul complet al panoului, nu pe componente individuale
- Rezistența la izolare: Necesită măsurarea IR > 1.000 MΩ la 2,5kV DC între faze și fază la pământ la recepția din fabrică
- Test de ciclism termic: Pentru instalațiile cu variații mari de temperatură, confirmați că sistemul de izolație a fost calificat pentru intervalul de temperatură specificat fără fisuri sau delaminare
Pasul 3: Potrivirea standardelor și a certificărilor
- IEC 62271-2005: Întrerupătoare de medie tensiune cu carcasă metalică - standard primar pentru asamblarea completă a panoului SIS
- IEC 62271-100: Încercare de tip a întrerupătorului de circuit în vid - rupere în scurtcircuit, rupere în sarcină și anduranță
- IEC 62271-1: Specificații comune - rezistență dielectrică, creștere de temperatură, rezistență mecanică
- IEC 61641: Testarea arcului electric intern - specificați clasificarea IAC (AFL / AFLR) pentru siguranța personalului
- IEC 60270: Măsurarea descărcărilor parțiale - specificați nivelul de acceptare PD pentru verificarea calității izolației
- GB/T 11022 / GB/T 3906: Standarde naționale chineze pentru ansambluri de aparataj HV
Scenarii de aplicare
- Substații secundare urbane: SIS pentru amprentă compactă în instalațiile din centrul orașului cu spațiu limitat; zero SF6 pentru respectarea normelor de mediu
- Substații industriale de medie tensiune: SIS pentru uzine chimice, farmaceutice, de prelucrare a alimentelor și ciment - izolație etanșă imună la atmosfere agresive
- Energie regenerabilă Colecția MV: SIS pentru comutarea alimentării parcurilor solare și eoliene - durată de viață de 25 de ani fără întreținere, care corespunde ciclului de viață al activelor regenerabile
- Centrul de date MV Distribution: SIS pentru infrastructura energetică critică - fiabilitate maximă, întreținere neplanificată zero, fără complexitatea gestionării gazelor
- Marine și Offshore: SIS cu carcasă IP65+ pentru distribuția energiei pe platformă - imunitate la ceață salină și umiditate fără risc de mediu SF6
- Substații integrate în clădiri: SIS pentru substații din interiorul clădirilor comerciale, spitalelor și aeroporturilor - compact, silențios, fără emisii de gaze
Care sunt cerințele de instalare, întreținere și ciclu de viață ale aparatajului SIS?
Construcția etanșă, cu izolație solidă a comutatoarelor SIS simplifică instalarea și întreținerea în comparație cu AIS și GIS - dar introduce cerințe specifice pentru verificarea sistemului de izolație, calitatea îmbinărilor de bare și monitorizarea stării, care trebuie înțelese și implementate pentru a realiza performanța întregului ciclu de viață al tehnologiei.
Lista de verificare a instalării înainte de punerea în funcțiune
- Verificarea cuplului de torsiune al îmbinărilor de bare - Toate îmbinările cu șuruburi ale barelor de distribuție trebuie strânse la specificațiile producătorului folosind o cheie dinamometrică calibrată; îmbinările cu strângere insuficientă cauzează încălzire rezistivă și stres termic al izolației; îmbinările cu strângere excesivă fisurează încapsularea epoxidică
- Inspecția conului de stres la terminarea cablurilor - Conurile de tensiune preformate la interfețele cablurilor trebuie să fie așezate corect și să nu fie contaminate; instalarea necorespunzătoare creează o concentrare a câmpului la interfața dintre cablu și bara de distribuție
- Alinierea și nivelarea panourilor - Panourile SIS trebuie să fie aliniate și nivelate conform toleranței producătorului înainte de cuplarea barelor colectoare; alinierea eronată solicită îmbinările barelor colectoare epoxidice și poate provoca fisuri în urma expansiunii termice
- Test de acceptare a descărcării parțiale - Efectuați măsurarea PD pe panoul complet instalat la 1,2 × Um/√3 conform IEC 60270 înainte de punerea sub tensiune; PD > 10 pC pe ansamblul instalat indică un defect de îmbinare sau de terminație care necesită investigare
- Test de rezistență la izolație - Măsurarea IR la 2,5kV DC între faze și fază la pământ; IR > 1.000 MΩ necesar înainte de punerea sub tensiune
- Test de întrerupere a vidului Hi-Pot - Aplicați tensiunea de testare a frecvenței de alimentare pe contactele deschise conform IEC 62271-100; confirmă integritatea în vid a tuturor întrerupătoarelor după transport și instalare
Programul de întreținere a comutatoarelor SIS
| Interval | Acțiune | Criterii de acceptare |
|---|---|---|
| Anual | Rezistența la contact; timpul de funcționare; inspecția vizuală | < 100 μΩ; ±20% din linia de bază; fără leziuni |
| 3 ani | Frecvență de putere hi-pot (contacte deschise); măsurare PD | Niciun flashover; PD < 10 pC instalat |
| 5 ani | Măsurarea cursei de contact; verificare electrică completă | Cursa > limita minimă de uzură; toți parametrii sunt în specificații |
| 10 ani | Evaluare cuprinzătoare; inspecția mecanismului | Conform protocolului producătorului |
| După defecțiune | Hi-pot + PD + rezistență de contact; scanare termică a izolației | Criterii complete de acceptare |
Greșeli comune de instalare și funcționare a SIS
- Cuplu de torsiune incorect al îmbinării barei colectoare - cel mai frecvent defect de instalare a SIS; îmbinările cu strângere insuficientă determină creșterea progresivă a rezistenței la contact și scăparea termică; utilizați întotdeauna instrumente de strângere calibrate și verificați cu ajutorul imaginilor termice la prima încărcare
- Omiterea testului PD post-instalare - vibrațiile de transport și manipularea instalației pot deteriora componentele epoxidice sau pot perturba conurile de tensiune ale cablurilor; testarea PD este singura metodă fiabilă de a detecta defectele de izolație induse de instalare înainte de punerea sub tensiune
- Aplicarea de spray termic sau vopsea pe suprafețe epoxidice - straturile de acoperire aplicate pe suprafețele izolației epoxidice modifică rezistivitatea suprafeței și pot crea puncte de inițiere a descărcărilor parțiale; nu aplicați niciodată un strat de acoperire pe izolația epoxidică finisată în fabrică
- Depășirea curentului nominal de scurtcircuit - întrerupătoarele în vid sunt dimensionate pentru un anumit curent de vârf (2,5 × Isc); depășirea acestei valori riscă sudarea contactului, care împiedică funcționarea ulterioară a declanșatorului
Concluzie
Tehnologia comutatoarelor cu izolație solidă reprezintă convergența a trei progrese inginerești independente - izolația epoxidică turnată, stingerea arcului electric în vid și acționarea cu magnet permanent - într-o arhitectură a sistemului de comutatoare care abordează simultan constrângerile de spațiu, sarcinile de întreținere, obligațiile de mediu și cerințele de fiabilitate ale distribuției moderne de energie electrică de medie tensiune. Pentru gama de aplicații de 12-40,5kV în care funcționează tehnologia SIS, aceasta oferă o combinație convingătoare de amprentă compactă, impact zero asupra mediului cu SF6, performanță în clasa de rezistență E2/M2 și durată de viață de 25 de ani cu întreținere minimă, pe care nici AIS, nici GIS nu o pot egala în toți parametrii simultan.
Specificați aparatele de comutație cu izolație solidă acolo unde spațiul este limitat, mediile sunt dure, accesul pentru întreținere este limitat sau conformitatea de mediu interzice SF6 - și verificați calitatea izolației prin teste de descărcare parțială, nu doar tensiunea nominală, deoarece în tehnologia cu izolație solidă, calitatea epoxidului turnat este calitatea aparatului de comutație.
Întrebări frecvente despre tehnologia comutatoarelor cu izolație solidă
Î: Care este diferența fundamentală dintre comutatoarele cu izolație solidă și comutatoarele convenționale cu izolație în aer în ceea ce privește principiul de izolare?
A: AIS se bazează pe distanțele fizice de trecere a aerului (120-160 mm la 12 kV) pentru a obține rezistența dielectrică. SIS înlocuiește spațiile de aer cu rășină epoxidică turnată (rezistență dielectrică de 180-200 kV/cm), reducând grosimea izolației la 8-15 mm la 12 kV - ceea ce permite reducerea lățimii panoului 40-60%, eliminând în același timp modurile de defectare prin contaminare de suprafață.
Î: De ce aparatele de comutație cu izolație solidă au o rezistență mai bună la poluare decât aparatele de comutație cu izolație în aer în medii industriale?
A: Suprafețele de izolație AIS sunt expuse contaminării din aer - praf, umiditate și vapori chimici - care reduc progresiv rezistivitatea suprafeței și rezistența la fluaj, provocând în cele din urmă aprinderea. Încapsularea epoxidică SIS sigilează toate conductoarele sub tensiune într-un dielectric solid, fără suprafețe cu goluri de aer expuse, făcând intrarea contaminării fizic imposibilă.
Î: Ce proces de fabricație asigură calitatea izolației solide fără goluri în componentele de comutație SIS?
A: Gelarea automată sub presiune (APG) injectează rășină epoxidică lichidă sub o presiune de 3-8 bar în matrițe încălzite care conțin ansambluri de conductoare, polimerizându-se la temperatură și presiune controlate pentru a elimina golurile de contracție. Fiecare componentă este verificată prin teste de descărcare parțială la 1,5 × Um - PD < 5 pC confirmă calitatea izolației fără goluri.
Î: Cum se compară aparatele de comutație cu izolație solidă cu aparatele de comutație cu izolație cu gaz SF6 pentru respectarea normelor de mediu în instalațiile noi?
A: SIS conține zero SF6 - eliminând conținutul de gaze cu efect de seră GWP 23.500, obligațiile de reglementare privind gazele fluorurate, cerințele de manipulare a gazelor certificate și costurile de recuperare a gazelor la sfârșitul ciclului de viață. Pentru proiectele cu politici de mediu care interzic SF6 sau care fac obiectul reducerii progresive a reglementărilor UE privind gazele fluorurate, SIS este alternativa cu emisii zero echivalentă din punct de vedere tehnic pentru gama 12-40,5kV.
Î: Care este metoda corectă de verificare a calității izolației solide într-un tablou de distribuție SIS instalat înainte de punerea sub tensiune?
A: Efectuați măsurarea descărcării parțiale pe ansamblul complet instalat la 1,2 × Um/√3 conform IEC 60270 - PD 1 000 MΩ la 2,5kV DC) și cu testul hi-pot la frecvența de alimentare pe contactele deschise ale întrerupătorului de vid conform IEC 62271-100.
-
perspective tehnice privind potențialul ridicat de încălzire globală al gazului SF6 în comparație cu CO2 ↩
-
date din știința materialelor privind rezistența dielectrică și stabilitatea termică a rășinii epoxidice turnate ↩
-
metode de diagnosticare pentru detectarea golurilor de izolație și asigurarea fiabilității dielectrice pe termen lung ↩
-
detalii tehnice privind tehnologia de stingere cu arc și rezistența electrică în medii de vid ↩
-
cerințe oficiale de siguranță și performanță pentru ansambluri de aparataj de medie tensiune cu carcasă metalică ↩