การอธิบายความแตกต่างระหว่างเรซินอีพ็อกซี่กับค่าความแข็งแรงทางไดอิเล็กทริกในอากาศ: ความแตกต่างที่สำคัญในการออกแบบฉนวนระดับแรงดันสูง

บทนำ

ทุกมิติในแผงสวิตช์เกียร์แรงดันปานกลางจะถูกกำหนดโดยตัวเลขเพียงตัวเดียว: ความแข็งแรงของฉนวนระหว่างตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้ากับโครงสร้างที่ต่อสายดิน วัสดุเพียงชนิดเดียวนี้ — ซึ่งวัดเป็นกิโลโวลต์ต่อเซนติเมตร — กำหนดระยะห่างระหว่างเฟสถึงเฟส ระยะห่างระหว่างเฟสถึงพื้นดิน ความยาวเส้นทางที่กระแสไฟฟ้าไหลได้ และปริมาตรของฉนวนที่จำเป็นในการทนต่อแรงดันฟ้าผ่าที่กำหนดโดยไม่เกิดการแตกตัว.

ค่าความแข็งแรงทางไดอิเล็กทริกของเรซินอีพ็อกซี่หล่ออยู่ที่ 180–200 กิโลโวลต์ต่อเซนติเมตรในปริมาณมาก — ซึ่งมากกว่าอากาศที่ความดันบรรยากาศประมาณหกเท่า (30 กิโลโวลต์ต่อเซนติเมตร)— และความแตกต่างทางคุณสมบัติทางวัสดุเพียงอย่างเดียวนี้คือรากฐานทางเทคนิคที่ทำให้สวิตช์เกียร์ฉนวนแบบของแข็งสามารถมีขนาดแผงที่เล็กกว่าสวิตช์เกียร์ฉนวนอากาศได้ถึง 40–60% ในขณะที่สามารถกำจัดโหมดความล้มเหลวจากการปนเปื้อนบนพื้นผิวซึ่งจำกัดประสิทธิภาพของฉนวนอากาศในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรมที่มีมลพิษได้พร้อมกัน.

สำหรับวิศวกรไฟฟ้าที่ออกแบบระบบฉนวนแรงสูง (MV insulation systems) และผู้จัดการการจัดซื้อที่ประเมินระบบสวิตช์เกียร์แบบอากาศ (AIS) กับระบบสวิตช์เกียร์แบบฉนวน (SIS), การเข้าใจการเปรียบเทียบความแข็งแรงทางไดอิเล็กทริก (dielectric strength) ระหว่างอีพ็อกซีเรซินกับอากาศไม่ใช่ความรู้ทางวิชาการที่ไร้ประโยชน์ — มันคือฐานข้อมูลเชิงปริมาณสำหรับการอ้างสิทธิ์ทุกประการเกี่ยวกับประสิทธิภาพของพื้นที่, ข้อกำหนดเกี่ยวกับการต้านทานมลพิษทุกประการ, และการตัดสินใจเกี่ยวกับการประสานงานของฉนวนทุกประการที่ทำให้เทคโนโลยีฉนวนแบบแข็งแตกต่างจากเทคโนโลยีฉนวนแบบอากาศในอดีต.

บทความนี้นำเสนอการวิเคราะห์อย่างเข้มงวดและเน้นการประยุกต์ใช้เกี่ยวกับความแข็งแรงไดอิเล็กทริกในระบบฉนวนกันไฟฟ้าอีพ็อกซี่เรซินเปรียบเทียบกับระบบฉนวนอากาศ — ตั้งแต่หลักฟิสิกส์พื้นฐานของการแตกตัวไปจนถึงวิศวกรรมการจัดระดับภาคสนาม ประสิทธิภาพด้านสิ่งแวดล้อม และผลกระทบเชิงปฏิบัติต่อการกำหนดคุณลักษณะและการออกแบบอุปกรณ์สวิตช์เกียร์แรงดันสูง.

สารบัญ

• ความแข็งแรงไดอิเล็กทริกคืออะไรและวัดได้อย่างไรในเรซินอีพ็อกซี่และอากาศ?
• อีพ็อกซี่เรซินและการฉนวนอากาศทำงานอย่างไรภายใต้สภาวะการทำงานจริงของ MV?
• ความแตกต่างของความแข็งแรงไดอิเล็กทริกส่งผลต่อข้อได้เปรียบในการออกแบบอุปกรณ์สวิตช์ SIS อย่างไร?
• ข้อกำหนดและเงื่อนไขการตรวจสอบคุณภาพของระบบฉนวนกันไฟฟ้าอีพ็อกซี่คืออะไร?

ความแข็งแรงไดอิเล็กทริกคืออะไรและวัดได้อย่างไรในเรซินอีพ็อกซี่และอากาศ?

ความแข็งแรงทางไดอิเล็กทริกคือความเข้มข้นของสนามไฟฟ้าสูงสุด — ซึ่งแสดงเป็น kV/cm หรือ kV/mm — ที่วัสดุฉนวนสามารถทนได้โดยไม่เกิดการแตกตัวทางไดอิเล็กทริก: การเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลันจากสถานะฉนวนเป็นสถานะนำไฟฟ้าที่เกิดจากไอออไนเซชันแบบหิมะถล่มของวัสดุภายใต้ความเครียดของสนามไฟฟ้าที่รุนแรงมาก.

ฟิสิกส์ของการแตกตัวไดอิเล็กทริก

การแตกตัวในอากาศ — กลไกการถล่มของทาวน์เซนด์:

ในอากาศที่ความดันบรรยากาศ การแตกตัวเป็นฉนวนของไดอิเล็กทริกเกิดขึ้นผ่านกระบวนการทาวน์เซนด์อวาลานช์:

1. อิเล็กตรอนอิสระ (จากรังสีคอสมิกหรือการไอออไนเซชันด้วยแสง) เร่งความเร็วในสนามไฟฟ้าที่ประจุ
2. อิเล็กตรอนที่ถูกเร่งความเร็วชนกับโมเลกุลของอากาศที่เป็นกลาง ทำให้เกิดการแตกตัวเป็นไอออนและปล่อยอิเล็กตรอนเพิ่มเติมออกมา
3. แต่ละเหตุการณ์ของการเกิดไอออนจะเพิ่มจำนวนอิเล็กตรอนเป็นทวีคูณ — คล้ายกับหิมะถล่ม
4. เมื่อหิมะถล่มถึงระดับความหนาแน่นวิกฤต ช่องพลาสมาที่นำไฟฟ้า (สตรีมเมอร์) จะเชื่อมต่อช่องว่างของขั้วไฟฟ้า
5. สตรีมเมอร์เปลี่ยนเป็นวงกลมเต็มรูปแบบ เสร็จสิ้นการแยกส่วน

ค่าการแตกตัวเป็นไอออนของอากาศในเรขาคณิตอิเล็กโทรดแบบสม่ำเสมอภายใต้สภาวะมาตรฐาน (20°C, 1 บาร์, ความชื้นสัมพัทธ์ 50%) อยู่ที่ประมาณ 30 กิโลโวลต์ต่อเซนติเมตร¹. ค่านี้มีความไวสูงต่อ:

• รูปทรงของอิเล็กโทรด: สนามที่ไม่สม่ำเสมอ (ขอบคม, รัศมีเล็ก) ลดความแข็งแรงของการแตกตัวไฟฟ้าลงเหลือ 5–15 กิโลโวลต์ต่อเซนติเมตร
• ความชื้น: การเพิ่มความชื้นเกินกว่า 50% RH จะลดความแข็งแรงในการแตกหักลงได้สูงสุดถึง 15%
• มลพิษ: การปนเปื้อนบนพื้นผิวของฉนวนที่อยู่ติดกับช่องว่างอากาศสร้างเส้นทางนำไฟฟ้าที่ก่อให้เกิดการลุกไหม้ทันทีในบริเวณที่มีสนามไฟฟ้าต่ำกว่าค่าจุดแตกตัวในอากาศบริสุทธิ์
• ระดับความสูง: ความหนาแน่นของอากาศที่ลดลงเมื่ออยู่สูง (> 1,000 เมตร) จะลดความแข็งแรงในการสลายตัวตามสัดส่วน

การแตกตัวในเรซินอีพ็อกซี — กลไกทางอิเล็กทรอนิกส์และทางความร้อน:

การแตกตัวไดอิเล็กทริกในเรซินอีพ็อกซี่ของแข็งเกิดขึ้นผ่านกลไกที่แตกต่างกันโดยพื้นฐานจากในก๊าซ:

• การเสียหายของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์: ในกรณีที่มีสนามไฟฟ้าสูงมาก (> 500 kV/cm) การฉีดอิเล็กตรอนโดยตรงจากขั้วไฟฟ้าเข้าสู่เมทริกซ์ของพอลิเมอร์จะก่อให้เกิดการไอออไนเซชันแบบหิมะถล่มภายในวัสดุแข็ง — ซึ่งเป็นกลไกการแตกตัวในตัวเอง
• การแตกตัวทางความร้อน: การสูญเสียไดอิเล็กทริก ($\tan \delta × E^2$) สร้างความร้อนภายในวัสดุ; หากการสร้างความร้อนเกินกว่าการระบายความร้อนได้ อุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นจนกว่าวัสดุจะเสื่อมสภาพ — ซึ่งเป็นกลไกจำกัดในทางปฏิบัติที่ความถี่ไฟฟ้า
• การกัดกร่อนจากการคายประจุบางส่วน: ในกรณีที่มีช่องว่างหรือสิ่งเจือปนอยู่ การเกิดการคายประจุบางส่วนจะกัดกร่อนพอลิเมอร์โดยรอบอย่างต่อเนื่อง — ซึ่งเป็นกลไกความล้มเหลวหลักในระยะยาวขณะใช้งาน

ค่าความแข็งแรงไดอิเล็กทริกที่วัดได้ของเรซินอีพ็อกซี่หล่อภายใต้ เงื่อนไขการทดสอบระยะสั้นตามมาตรฐาน IEC 60243 คือ 180–200 กิโลโวลต์ต่อเซนติเมตร² — ประมาณ 6 เท่าของค่าในอากาศ ภายใต้สภาวะการใช้งานระยะยาวที่มีกิจกรรมการปลดปล่อยประจุบางส่วน สนามออกแบบที่มีประสิทธิภาพจะถูกจำกัดไว้ที่ 20–40 กิโลโวลต์ต่อเซนติเมตร เพื่อให้มั่นใจในอายุการใช้งานของฉนวน 30 ปี.

วิธีการวัดมาตรฐาน

IEC 60243-1 — การทดสอบความแข็งแรงไดอิเล็กทริกในระยะเวลาสั้น:

• อิเล็กโทรด: กระบอกทองเหลืองเส้นผ่านศูนย์กลาง 25 มม. พร้อมหน้าเรียบเส้นผ่านศูนย์กลาง 25 มม. จุ่มในน้ำมันฉนวนเพื่อป้องกันการลุกไหม้ที่ผิวหน้า
• การจ่ายแรงดันไฟฟ้า: เพิ่มขึ้นแบบลาดชันที่ 2 กิโลโวลต์ต่อวินาที จากศูนย์ถึงจุดที่เกิดการแตกตัว
• ความหนาของตัวอย่าง: 1–3 มม. สำหรับการวิเคราะห์ลักษณะวัสดุจำนวนมาก
• ผลลัพธ์: แรงดันไฟฟ้าที่เกิดการแตกตัวแบ่งด้วยความหนาของตัวอย่าง = ความแข็งแรงของตัวเก็บประจุไฟฟ้าในหน่วย kV/mm

IEC 60060-1 — เทคนิคการทดสอบแรงดันไฟฟ้าสูง:

• การทดสอบความทนทานต่อความถี่ไฟฟ้า: แรงดันไฟฟ้าที่ 50Hz เป็นเวลา 60 วินาที; ไม่มีการแตกตัว = ผ่าน
• การทดสอบทนต่อแรงดันกระชากฟ้า: ลักษณะคลื่นกระชาก 1.2/50 ไมโครวินาที; ทนต่อแรงดันที่ค่า BIL ที่กำหนด = ผ่าน
• การทดสอบเหล่านี้ใช้กับชุดสวิตช์เกียร์ที่ประกอบสมบูรณ์แล้ว ไม่ใช่ตัวอย่างวัสดุ

ค่าอ้างอิงความแข็งแรงไดอิเล็กทริก

วัสดุ	ความแข็งแรงไดอิเล็กทริก	เงื่อนไขการทดสอบ	มาตรฐาน
อากาศ (สนามสม่ำเสมอ)	30 กิโลโวลต์ต่อเซนติเมตร	20°C, 1 บาร์, สม่ำเสมอ	IEC 60060
อากาศ (สนามไม่สม่ำเสมอ)	5–15 กิโลโวลต์ต่อเซนติเมตร	รูปทรงของขั้วไฟฟ้าที่คม	IEC 60060
อากาศ (พื้นผิวที่ปนเปื้อน)	1–5 กิโลโวลต์ต่อเซนติเมตร	พื้นผิวฉนวนที่ปนเปื้อน	IEC 60507
SF6 (1 บาร์)	89 กิโลโวลต์/เซนติเมตร	สนามที่เป็นเอกภาพ	IEC 60052
SF6 (3 บาร์)	ประมาณ 220 กิโลโวลต์ต่อเซนติเมตร	สนามที่เป็นเอกภาพ	IEC 60052
อีพ็อกซี่หล่อ (APG, แบบเป็นปริมาณมาก)	180–200 กิโลโวลต์ต่อเซนติเมตร	IEC 60243, ช่วงเวลาสั้น	IEC 60243
อีพ็อกซี่หล่อ (สาขาการออกแบบ)	20–40 กิโลโวลต์ต่อเซนติเมตร	บริการระยะยาว อายุการใช้งาน 30 ปี	IEC 62271
ฉนวนสายเคเบิล XLPE	200–300 กิโลโวลต์ต่อเซนติเมตร	จำนวนมาก, ระยะสั้น	IEC 60502
พอร์ซเลน (จำนวนมาก)	60–100 กิโลโวลต์ต่อเซนติเมตร	จำนวนมาก, ระยะสั้น	IEC 60672
ซิลิโคนยาง	150–200 กิโลโวลต์ต่อเซนติเมตร	จำนวนมาก, ระยะสั้น	IEC 60243

ทำไมความแข็งแรงในระยะเวลาสั้นและการออกแบบในสนามถึงแตกต่างกัน

อัตราส่วน 6 เท่า ระหว่างค่าความแข็งแรงทางไดอิเล็กทริกในระยะสั้น (180–200 กิโลโวลต์ต่อเซนติเมตร) ของอีพ็อกซี่กับค่าสนามไฟฟ้าที่ใช้ในการออกแบบจริง (20–40 กิโลโวลต์ต่อเซนติเมตร) สะท้อนถึงปัจจัยด้านความปลอดภัยที่จำเป็นสำหรับอายุการใช้งานฉนวน 30 ปี ภายใต้เงื่อนไข:

• แรงดันไฟฟ้าสลับต่อเนื่อง — แรงดันไฟฟ้าความถี่ไฟฟ้าทำให้เกิดความเครียดแบบเป็นรอบ 50 ครั้งต่อวินาที รวม 1.6 พันล้านรอบในระยะเวลา 30 ปี
• แรงดันไฟฟ้าเกินชั่วคราว — เหตุการณ์แรงดันกระชากจากฟ้าผ่าและการสลับสวิตช์ก่อให้เกิดสนามไฟฟ้าสูงสุด 3–5 เท่าของแรงดันไฟฟ้าที่กำหนด
• การเสื่อมสภาพจากความร้อน — อุณหภูมิที่สูงขึ้นเร่งการแตกตัวของสายโซ่พอลิเมอร์ ทำให้ความแข็งแรงของไดอิเล็กตริกค่อยๆ ลดลง
• กิจกรรมการคายประจุบางส่วน — แม้แต่เหตุการณ์ PD ที่ต่ำกว่าเกณฑ์ที่ช่องว่างหรือบริเวณรอยต่อก็ยังสามารถกัดกร่อนพอลิเมอร์โดยรอบได้เมื่อเวลาผ่านไป

การออกแบบในขอบเขต 20–40 กิโลโวลต์ต่อเซนติเมตร (kV/cm) ได้รวมกลไกการเสื่อมสภาพทั้งหมดเหล่านี้ไว้ด้วยระยะเผื่อความปลอดภัยที่เหมาะสม เพื่อให้มั่นใจว่าระบบฉนวนยังคงมีความแข็งแรงทางไดอิเล็กทริกอย่างเพียงพอตลอดอายุการใช้งานที่กำหนด.

อีพ็อกซี่เรซินและการฉนวนอากาศทำงานอย่างไรภายใต้สภาวะการทำงานจริงของ MV?

ค่าความแข็งแรงไดอิเล็กทริกในห้องปฏิบัติการสำหรับเรซินอีพ็อกซี่และอากาศแสดงถึงสภาวะที่เหมาะสมที่สุด — สนามไฟฟ้าสม่ำเสมอ พื้นผิวสะอาด อุณหภูมิและความชื้นที่ควบคุมได้ อุปกรณ์สวิตช์เกียร์ MV ที่ใช้งานจริงทำงานในสภาพแวดล้อมที่ประสิทธิภาพการฉนวนของอากาศเสื่อมสภาพอย่างเป็นระบบ ในขณะที่ฉนวนอีพ็อกซี่ที่เป็นของแข็งแทบไม่ได้รับผลกระทบ ความแตกต่างของประสิทธิภาพภายใต้สภาวะจริงนี้เป็นกรณีทางวิศวกรรมในทางปฏิบัติสำหรับเทคโนโลยีฉนวนที่เป็นของแข็ง.

ผลการดำเนินงานด้านมลพิษ

ฉนวนกันไฟฟ้าในสภาพแวดล้อมที่มีมลพิษ:

การจำแนกระดับความรุนแรงของมลพิษตามมาตรฐาน IEC (IEC 60815) กำหนดระดับมลพิษสี่ระดับ (a–d) โดยอิงจากความหนาแน่นของคราบเกลือเทียบเท่า (ESDD)³ บนพื้นผิวที่มีฉนวน เมื่อระดับมลพิษเพิ่มขึ้น ระยะห่างขั้นต่ำที่จำเป็นสำหรับการฉนวนอากาศที่เชื่อถือได้จะเพิ่มขึ้นอย่างมาก:

• ระดับมลพิษ a (เบา): ระยะห่างระหว่างส่วนที่นำไฟฟ้า 16 มม./กิโลโวลต์
• ระดับมลพิษ b (ปานกลาง): ระยะห่างระหว่างจุดที่สัมผัสไฟฟ้าระหว่าง 20 มม./kV
• ระดับมลพิษ c (หนัก): ระยะห่างระหว่างจุดที่สัมผัสไฟฟ้า 25 มม./กิโลโวลต์
• ระดับมลพิษ d (หนักมาก): ระยะห่างระหว่างจุดที่สัมผัสไฟฟ้า 31 มม./kV

สำหรับการติดตั้งสวิตช์เกียร์ 12kV ในสภาพแวดล้อมที่มีมลพิษสูง ระยะห่างระหว่างส่วนที่นำไฟฟ้าที่ต้องมีคือ 25 × 12 = 300 มม. ซึ่งเป็นข้อจำกัดทางกายภาพที่กำหนดขนาดขั้นต่ำของส่วนประกอบที่หุ้มฉนวนด้วยอากาศโดยตรง ในสภาพแวดล้อมชายฝั่ง อุตสาหกรรม หรือทะเลทราย การบรรลุระยะห่างระหว่างส่วนที่นำไฟฟ้าใน AIS อย่างเพียงพอจำเป็นต้องใช้การขยายรูปทรงของฉนวนหรือการบำรุงรักษาทำความสะอาดอย่างสม่ำเสมอ.

อีพ็อกซี่เรซินภายใต้มลพิษ:

การหล่อฉนวนอีพ็อกซี่ในตู้สวิตช์เกียร์ SIS ไม่มีพื้นผิวช่องว่างอากาศที่สัมผัสกับสิ่งปนเปื้อนภายนอกการห่อหุ้มอย่างแน่นหนาของตัวนำไฟฟ้าทั้งหมดหมายความว่ามลพิษในอากาศ — หมอกเกลือ, ฝุ่นปูนซีเมนต์, ไอสารเคมี, การควบแน่น — ไม่สามารถเข้าถึงสื่อฉนวนหลักได้ พื้นผิวที่เปิดเผยเพียงอย่างเดียวคือด้านนอกของวัสดุห่อหุ้มอีพ็อกซี่ ซึ่งได้รับการออกแบบให้มีความต้านทานการติดตามตามมาตรฐาน IEC 60587 (CTI > 600V) และมีความต้านทานต่อการเกิดอาร์คตามมาตรฐาน IEC 61621 (> 180 วินาที).

ผลลัพธ์: สวิตช์เกียร์ SIS ยังคงรักษาประสิทธิภาพทางไดอิเล็กทริกที่ระดับเรตติ้งเต็มรูปแบบในสภาพแวดล้อมที่มีความรุนแรงของมลภาวะระดับ d ซึ่งสวิตช์เกียร์ AIS จะต้องเพิ่มระยะห่างการแผ่รังสีไฟฟ้า การทำความสะอาดบ่อยครั้ง หรือการป้องกันเพิ่มเติมจากตู้ครอบ.

ประสิทธิภาพของอุณหภูมิและความชื้น

ความไวต่ออุณหภูมิและความชื้นของการฉนวนอากาศ:

• ความแข็งแรงของการแตกตัวในอากาศลดลงประมาณ 0.3% ต่อ °C เมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 20°C
• ที่อุณหภูมิแวดล้อม 55°C (พบได้ทั่วไปในภูมิภาคตะวันออกกลางและพื้นที่เขตร้อน) ความแข็งแรงของไดอิเล็กทริกของอากาศจะลดลงประมาณ ~10%
• ความชื้นสัมพัทธ์ที่สูงกว่า 80% พร้อมการควบแน่นบนพื้นผิวฉนวนจะลดความทนทานต่อการสัมผัสระหว่างระยะห่างที่มีประสิทธิภาพลง 30–50%
• การรวมกันของอุณหภูมิสูงและความชื้นสูง (สภาพแวดล้อมชายฝั่งเขตร้อน) สามารถลดประสิทธิภาพการฉนวนอากาศที่มีประสิทธิภาพลงได้ 40–60% เมื่อเทียบกับเงื่อนไขการทดสอบมาตรฐาน

ประสิทธิภาพของอุณหภูมิและความชื้นของเรซินอีพ็อกซี่:

• ค่าความแข็งแรงไดอิเล็กทริกแบบกลุ่มของอีพ็อกซีลดลงประมาณ 0.1% ต่อ °C เมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 20°C⁴ — มีความไวต่ำกว่าอากาศถึงสามเท่า
• การดูดซับความชื้นในอีพ็อกซี่หล่อจำกัดอยู่ที่ 0.1–0.3% โดยน้ำหนักภายใต้สภาวะแช่เต็ม; ในการใช้งานสวิตช์เกียร์ปกติ การดูดซับความชื้นถือว่าไม่มีนัยสำคัญ
• ระดับความทนความร้อน F (155°C) หมายถึงระบบฉนวนยังคงประสิทธิภาพการทำงานเต็มรูปแบบที่อุณหภูมิการทำงานต่อเนื่องสูงสุดถึง 105°C (อุณหภูมิแวดล้อม 40°C บวกกับการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ 65°C)

ประสิทธิภาพการปล่อยประจุบางส่วน

การปลดปล่อยประจุบางส่วน (Partial Discharge: PD) คือการปลดปล่อยประจุไฟฟ้าแบบเฉพาะจุดที่เกิดขึ้นในช่องว่าง สิ่งเจือปน หรือบริเวณรอยต่อภายในระบบฉนวน เมื่อสนามไฟฟ้าในบริเวณนั้นสูงเกินกว่าความแข็งแรงของการแตกตัวในช่องว่าง โดยยังไม่ทำให้เกิดความล้มเหลวของฉนวนโดยสมบูรณ์ PD ถือเป็นกลไกหลักที่ทำให้ฉนวนเสื่อมสภาพในระบบฉนวนแบบแข็ง และเป็นตัวบ่งชี้คุณภาพของฉนวนที่สำคัญที่สุด.

PD ในการฉนวนอากาศ:
ในอุปกรณ์สวิตช์เกียร์ที่แยกด้วยอากาศ การเกิดประจุไฟฟ้าส่วนเกิน (PD) เกิดขึ้นที่ขอบของตัวนำ พื้นผิวของฉนวน และบริเวณที่มีสิ่งปนเปื้อนสะสมภายใต้แรงดันไฟฟ้าในการทำงานปกติ ฉนวนอากาศมีความทนทานต่อ PD ที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวโดยธรรมชาติ — ช่องว่างของอากาศจะซ่อมแซมตัวเองหลังจากการปลดประจุแต่ละครั้ง อย่างไรก็ตาม PD ที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวฉนวนแข็งที่อยู่ติดกัน (เช่น ฉนวนรองรับ จุดเชื่อมต่อสายเคเบิล) จะทำให้เกิดการกัดกร่อนของพื้นผิวและการเกิดรอยลัดวงจรแบบต่อเนื่อง.

พอลิเมอร์ไดอิเล็กทริกในเรซินอีพ็อกซี:
ในฉนวนอีพ็อกซี่แบบแข็ง การเกิดประจุไฟฟ้ากระแสสลับ (PD) จะเกิดขึ้นเฉพาะที่ช่องว่าง สิ่งเจือปน หรือข้อบกพร่องที่ผิวสัมผัสซึ่งเกิดขึ้นระหว่างกระบวนการผลิตเท่านั้นอีพ็อกซี่ APG-cast ปราศจากโพรงที่มีค่า PD < 5 pC ที่ 1.5 × Um มีกิจกรรม PD เป็นศูนย์ภายใต้แรงดันไฟฟ้าทำงานปกติ — สนามการออกแบบ (20–40 kV/cm) ต่ำกว่าสนามเริ่มต้นของโพรงสำหรับวัสดุที่ปราศจากโพรงอย่างมาก การตรวจพบกิจกรรม PD ในการใช้งานบ่งชี้ถึงข้อบกพร่องในการผลิตหรือความเสียหายจากการติดตั้งที่ต้องได้รับการตรวจสอบ.

การเปรียบเทียบประสิทธิภาพภายใต้เงื่อนไขจริง

พารามิเตอร์ประสิทธิภาพ	ฉนวนอากาศ (AIS)	อีพ็อกซี่ เรซิน (SIS)
ระดับมลพิษ d ประสิทธิภาพ	ต้องการระยะห่าง 300 มม. / ทำความสะอาด	ไม่ได้รับผลกระทบ — ไม่มีพื้นผิวที่สัมผัส
ความชื้น > 80% RH	30–50% ทนต่อการลด	< 5% ทนต่อการลด
อุณหภูมิ 55°C	การลดกำลัง ~10%	~3% ลดความแข็งแกร่ง
การควบแน่นบนพื้นผิว	ความเสี่ยงต่อการเกิดไฟลุกโชนอย่างรุนแรง	ไม่มีผล (พื้นผิวปิดผนึก)
หมอกเกลือ (ชายฝั่ง)	ต้องการระยะห่างทางไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้น	ไม่ได้รับผลกระทบ
บรรยากาศทางเคมี	ความเสี่ยงในการติดตามพื้นผิว	ปิดผนึก — ไม่ได้รับผลกระทบ
ระดับความสูง > 1,000 เมตร	ต้องลดกำลัง	ไม่จำเป็นต้องลดกำลัง
กิจกรรมการคายประจุบางส่วน	ฝังอยู่ในพื้นผิว	ศูนย์ในวัสดุที่ปราศจากโพรง

กรณีศึกษาลูกค้า: ความล้มเหลวของไดอิเล็กทริกในสวิตช์เกียร์ AIS ที่ถูกเปลี่ยนเป็น SIS ในโรงงานอุตสาหกรรมชายฝั่ง

เจ้าของกิจการที่มุ่งเน้นคุณภาพซึ่งดำเนินการสถานีไฟฟ้าย่อย 12kV ที่โรงงานแปรรูปเคมีในเขตชายฝั่งของเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ ได้ติดต่อ Bepto หลังจากเกิดการลุกไหม้ระยะเฟสถึงพื้นดินในสวิตช์เกียร์ AIS ที่มีอยู่เดิมการสืบสวนพบว่าสาเหตุของความล้มเหลวเกิดจากการปนเปื้อนของหมอกเกลือบนพื้นผิวของฉนวนรองรับ — ตำแหน่งของโรงงานที่อยู่ห่างจากมหาสมุทร 200 เมตร รวมกับไอระเหยจากกระบวนการทางเคมี ได้สร้างสภาพแวดล้อมที่มีความรุนแรงของมลพิษระดับ d ซึ่งระบบฉนวน AIS เดิมไม่ได้ถูกออกแบบมาให้ทนทานได้โดยไม่ต้องมีการบำรุงรักษาทำความสะอาดทุกไตรมาส ตารางการบำรุงรักษาได้ล่าช้าในช่วงที่มีการผลิตสูงสุด และชั้นการปนเปื้อนที่สะสมได้ทำให้เกิดการลุกไหม้ฉับพลันในช่วงกลางคืนที่มีความชื้นสูง.

หลังจากเปลี่ยนแผงที่เสียหายด้วยสวิตช์เกียร์ SIS ของ Bepto ทีมวิศวกรรมของสถานประกอบการยืนยันว่าระบบฉนวนอีพ็อกซี่แบบปิดผนึกไม่ได้รับผลกระทบจากหมอกเกลือชายฝั่งและบรรยากาศทางเคมีตลอดระยะเวลาการตรวจสอบ 30 เดือนถัดมา — โดยไม่มีการบำรุงรักษาที่เกี่ยวข้องกับฉนวนเลย และไม่มีการตรวจพบเหตุการณ์ PD ในการตรวจสอบสภาพประจำปี ความทนทานของฉนวนแบบแข็งต่อการปนเปื้อนบนพื้นผิวได้ขจัดสาเหตุรากฐานของความล้มเหลวเดิมออกไปโดยสิ้นเชิง.

ความแตกต่างของความแข็งแรงไดอิเล็กทริกส่งผลต่อข้อได้เปรียบในการออกแบบอุปกรณ์สวิตช์ SIS อย่างไร?

ความได้เปรียบด้านความแข็งแรงของไดอิเล็กทริก 6 เท่าของเรซินอีพ็อกซี่หล่อเมื่อเทียบกับอากาศ แปลโดยตรงเป็นประโยชน์ทางวิศวกรรมที่สามารถวัดได้ในการออกแบบอุปกรณ์สวิตช์ SIS — ประโยชน์ที่สามารถคำนวณได้จากหลักการพื้นฐานและตรวจสอบกับขนาดของอุปกรณ์ที่ติดตั้งแล้ว.

การคำนวณการลดค่าเคลียร์แรนซ์

ความหนาของฉนวนขั้นต่ำที่จำเป็นเพื่อทนต่อแรงดันไฟฟ้าชั่วคราวจากฟ้าผ่าที่กำหนด (BIL) ถูกกำหนดโดย:

$d_{min} = \frac{BIL}{E_{design}}$

ที่ไหน $BIL$ คือแรงดันไฟฟ้าทนต่อแรงกระชากฟ้าที่กำหนด $E_{ออกแบบ}$ เป็นสาขาการออกแบบของตัวกลางฉนวน.

สำหรับสวิตช์เกียร์ 12kV (BIL = 75kV):

• การฉนวนอากาศ: $d_{min} = \frac{75 \text{ kV}}{15 \text{ kV/cm}} = 50 \text{ มม.}$ (ใช้ค่าการออกแบบสนามที่ไม่สม่ำเสมอ)
• อีพ็อกซี่เรซิน: $d_{min} = \frac{75 \text{ kV}}{200 \text{ kV/cm}} = 3.75 \text{ มม.}$ (ใช้ค่าความแรงสนามไฟฟ้าในช่วงเวลาสั้นแบบรวม; การออกแบบเชิงปฏิบัติใช้ 20–40 กิโลโวลต์ต่อเซนติเมตร พร้อมปัจจัยความปลอดภัย → ฉนวนรวมทั้งหมด 19–38 มิลลิเมตร)

ผลลัพธ์ในทางปฏิบัติ: ฉนวนอีพ็อกซี่ที่ 12kV ต้องการวัสดุแข็งหนา 15–25 มม. ในขณะที่ฉนวนอากาศต้องการระยะห่าง 120–160 มม. — ลดพื้นที่ที่ต้องจัดสรรสำหรับฉนวนระหว่างตัวนำที่มีกระแสไฟและโครงสร้างที่ต่อสายดินลง 6–10 เท่า.

การเปรียบเทียบการเคลียร์ระดับแรงดันไฟฟ้า

แรงดันไฟฟ้า	BIL	ระยะห่างทางอากาศ (IEC 62271-1)	ความหนาของอีพ็อกซี่ (ในทางปฏิบัติ)	การลดพื้นที่
12kV	75kV	120 มม. (เฟส-กราวด์)	15–20 มิลลิเมตร	~85%
24kV	125kV	220 มม. (เฟส-กราวด์)	25–35 มม.	~85%
40.5 กิโลโวลต์	185 กิโลโวลต์	320 มม. (เฟส-กราวด์)	40–55 มิลลิเมตร	~85%

วิศวกรรมการปรับระดับพื้นที่ในระบบอีพ็อกซี

ในขณะที่ความแข็งแรงไดอิเล็กทริกแบบมวลรวมของอีพ็อกซี่อยู่ที่ 180–200 kV/cm การออกแบบในทางปฏิบัติถูกจำกัดโดยการรวมตัวของสนามไฟฟ้าที่บริเวณที่ไม่ต่อเนื่องทางเรขาคณิต ที่ขอบของตัวนำ, จุดเชื่อมต่อ, และขอบเขตของวัสดุ สนามไฟฟ้าในบริเวณนั้นสามารถเกินค่ามวลรวมได้ถึง 2–5 เท่า ทำให้เกิดจุดเริ่มต้นของการคายประจุบางส่วนได้แม้ว่าสนามไฟฟ้าเฉลี่ยจะอยู่ภายในขีดจำกัดการออกแบบก็ตาม.

เทคนิคการปรับระดับสนามในสวิตช์เกียร์ SIS:

การให้เกรดเชิงเรขาคณิต:
ขอบของตัวนำและอินเทอร์เฟซการสิ้นสุดทั้งหมดได้รับการออกแบบด้วยรัศมีที่ควบคุม ความสัมพันธ์ระหว่างรัศมีของตัวนำ $r$ และปัจจัยการเพิ่มประสิทธิภาพสนามสูงสุด $k$ คือ:

$k = 1 + \frac{2d}{r}$

ที่ไหน $d$ คือ ความหนาของฉนวน สำหรับตัวนำที่มีรัศมี 5 มม. ในฉนวนอีพ็อกซี่หนา 20 มม.,$k \ ≈ 9$ — หมายความว่าสนามท้องถิ่นที่ผิวหน้าตัวนำมีค่าเป็น 9 เท่าของค่าเฉลี่ยสนาม. ซึ่งต้องการให้เพิ่มรัศมีของตัวนำหรือใช้วัสดุที่มีการปรับระดับสนามที่ผิวหน้า.

ชั้นปรับระดับสนามกึ่งนำไฟฟ้า
ที่จุดเชื่อมต่อบัสบาร์, จุดสิ้นสุดสายเคเบิล, และจุดเชื่อมต่ออุปกรณ์ตัดวงจร, จะมีชั้นบางของสารประกอบอีพ็อกซี่กึ่งตัวนำ (ค่าความต้านทาน $10^2 – 10^4 \text{ โอห์ม\cdot เซนติเมตร}$) ถูกนำไปใช้ระหว่างตัวนำและฉนวนมวล. ชั้นนี้กระจายความชันของสนามไฟฟ้าอย่างสม่ำเสมอตลอดแนวผิวสัมผัส ทำให้ไม่มีการกระจุกตัวของสนามไฟฟ้าที่ขอบของตัวนำ⁵ และลดค่าสูงสุดของสนามให้อยู่ภายในขอบเขตการออกแบบที่ปราศจาก PD.

การให้คะแนนแบบความจุ
ที่จุดเชื่อมต่อสายเคเบิลซึ่งฉนวนสาย XLPE มาบรรจบกับฉนวนอีพ็อกซีของสวิตช์เกียร์ จะมีการติดตั้งกรวยลดแรงเครียดแบบขึ้นรูปสำเร็จพร้อมชั้นกระจายความจุไฟฟ้า เพื่อกระจายสนามไฟฟ้าให้ทั่วบริเวณรอยต่อ ป้องกันการสะสมของสนามไฟฟ้าที่จุดตัดของแผ่นกั้นสายเคเบิล.

ข้อควรพิจารณาเกี่ยวกับการไม่สอดคล้องของค่าคงที่ไดอิเล็กทริกสัมพัทธ์

ความท้าทายด้านการออกแบบเฉพาะสำหรับระบบฉนวนแบบแข็งคือการไม่สอดคล้องกันของค่าคงที่ไดอิเล็กทริกสัมพัทธ์ (εr) ระหว่างวัสดุฉนวนต่างชนิดกันที่บริเวณรอยต่อ:

• เรซินอีพ็อกซี่หล่อ $\อีปซิลอน_อาร์ = 3.5 – 4.5$
• อากาศ: $\อีปซิลอน_r = 1.0$
• ฉนวนสายเคเบิล XLPE: $\อีปซิลอน_อาร์ = 2.3$
• ก๊าซ SF6: $\อีปซิลอน_อาร์ = 1.006$

ที่บริเวณรอยต่อระหว่างวัสดุสองชนิดที่มีค่า εr ต่างกัน สนามไฟฟ้าจะกระจายตัวในอัตราส่วนผกผันกับอัตราส่วนของค่าคงที่ไดอิเล็กทริก:

$\frac{E_1}{E_2} = \frac{\varepsilon_{r2}}{\varepsilon_{r1}}$

ซึ่งหมายความว่าที่บริเวณรอยต่อระหว่างอีพ็อกซี่กับอากาศ สนามไฟฟ้าในอากาศจะสูงกว่าในสนามอีพ็อกซี่ที่อยู่ติดกัน 3.5–4.5 เท่า — นี่คือเหตุผลที่ช่องว่างหรือช่องอากาศที่ผิวอีพ็อกซี่กลายเป็นจุดเริ่มต้นของการเกิดการปลดปล่อยประจุบางส่วนในสนามไฟฟ้าที่ต่ำกว่าค่าออกแบบของอีพ็อกซี่โดยรวมอย่างมาก นี่คือเหตุผลทางกายภาพว่าทำไมการหล่อ APG ที่ปราศจากช่องว่างและการจัดระดับสนามไฟฟ้าที่เหมาะสมที่รอยต่อของวัสดุทั้งหมดจึงเป็นข้อกำหนดด้านคุณภาพที่ไม่สามารถต่อรองได้ในการผลิตอุปกรณ์สวิตช์เกียร์ SIS.

ข้อกำหนดและเงื่อนไขการตรวจสอบคุณภาพของระบบฉนวนกันไฟฟ้าอีพ็อกซี่คืออะไร?

ข้อได้เปรียบด้านความแข็งแรงทางไดอิเล็กทริกของเรซินอีพ็อกซี่เมื่อเทียบกับอากาศจะเกิดขึ้นจริงในขณะใช้งานก็ต่อเมื่อระบบฉนวนถูกผลิตตามมาตรฐานคุณภาพปราศจากโพรงและได้รับการตรวจสอบโดยการทดสอบทางไฟฟ้าที่เหมาะสมเท่านั้น ระบบฉนวนอีพ็อกซี่ที่มีโพรงจากการผลิต ข้อบกพร่องที่รอยต่อ หรือการปรับระดับภาคสนามที่ไม่เหมาะสม อาจทำงานได้แย่กว่าฉนวนอากาศที่ออกแบบอย่างดี — เนื่องจากแตกต่างจากอากาศ ฉนวนที่เป็นของแข็งไม่สามารถซ่อมแซมตัวเองได้หลังจากเกิดความเสียหายจากการคายประจุบางส่วน.

ขั้นตอนที่ 1: ระบุข้อกำหนดคุณภาพของฉนวน

• ระดับการคายประจุบางส่วน: ระบุ PD < 5 pC ที่ $1.5 \times U_m / \sqrt{3}$ สำหรับชิ้นส่วนหล่อแต่ละชิ้น (การทดสอบจากโรงงาน); PD < 10 pC ที่ $1.2 \times U_m / \sqrt{3}$ สำหรับชุดประกอบที่ติดตั้งสมบูรณ์ (การทดสอบการยอมรับ ณ สถานที่)
• ความทนทานของไดอิเล็กทริก: ระบุความทนทานต่อความถี่ไฟฟ้าที่ $2 \times U_m + 1 \text{ กิโลโวลต์}$ เป็นเวลา 60 วินาที และทนต่อแรงดันฟ้าผ่าที่ระดับ BIL ตามมาตรฐาน IEC 62271-1
• ความต้านทานฉนวน: ระบุค่า IR > 1,000 MΩ ที่ 2.5kV DC ระหว่างเฟสและระหว่างเฟสกับกราวด์ ณ การตรวจสอบรับมอบที่โรงงานและการทดสอบระบบที่ไซต์งาน
• การติดตามการต่อต้าน: ระบุค่า CTI (Comparative Tracking Index) > 600V ตามมาตรฐาน IEC 60112 สำหรับพื้นผิวอีพ็อกซี่ที่สัมผัสทุกจุด
• ความต้านทานต่ออาร์ค: ระบุความต้านทานอาร์ค > 180 วินาที ตามมาตรฐาน IEC 61621 สำหรับพื้นผิวที่อยู่ติดกับองค์ประกอบการสวิตช์

ขั้นตอนที่ 2: ตรวจสอบคุณภาพการผลิต

• การรับรองกระบวนการ APG: ขอหลักฐานยืนยันว่าชิ้นส่วนแม่พิมพ์ถูกผลิตด้วยกระบวนการ Automatic Pressure Gelation พร้อมเอกสารบันทึกพารามิเตอร์กระบวนการ (แรงดันฉีด, อุณหภูมิแม่พิมพ์, วงจรการบ่ม)
• บันทึกการทดสอบ PD ของส่วนประกอบแต่ละชิ้น: ต้องใช้ใบรับรองการทดสอบ PD จากโรงงานสำหรับบัสบาร์หล่อ, CT และตัวเว้นระยะฉนวนทุกชิ้น — ไม่ใช่การสุ่มตัวอย่างเป็นชุด
• การรับรองวัสดุ: ขอข้อมูลแผ่นข้อมูลวัสดุของระบบเรซินอีพ็อกซี่ที่ยืนยันค่าความแข็งแรงของฉนวนไฟฟ้า, คลาสความร้อน, ค่า CTI และความต้านทานต่อการอาร์ค
• การตรวจสอบช่องว่าง: สำหรับชิ้นส่วนที่สำคัญ ขอให้จัดเตรียมบันทึกการตรวจสอบด้วยเอกซเรย์หรืออัลตราโซนิกที่ยืนยันการไม่มีช่องว่างภายในที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเกิน 0.5 มิลลิเมตร

ขั้นตอนที่ 3: การจับคู่มาตรฐานและการรับรอง

• IEC 60243-1: การวัดความแข็งแรงไดอิเล็กทริกของวัสดุฉนวนแข็ง
• IEC 60270: การวัดการปลดปล่อยบางส่วน — มาตรฐานการตรวจสอบคุณภาพหลักสำหรับฉนวนแข็ง
• IEC 60112: การติดตามความต้านทาน (CTI) ของวัสดุฉนวนแข็ง
• IEC 61621: ความต้านทานอาร์คของวัสดุฉนวนแข็ง
• IEC 62271-1: ข้อกำหนดทั่วไปสำหรับอุปกรณ์สวิตช์เกียร์แรงสูง — ข้อกำหนดการทนต่อแรงดันไฟฟ้าไดอิเล็กทริก
• IEC 62271-200: เกียร์สวิตช์ MV แบบปิดด้วยโลหะ — ข้อกำหนดการทดสอบแบบทดสอบไดอิเล็กทริกของแผงแบบสมบูรณ์
• IEC 60587: ความต้านทานการกัดกร่อนทางไฟฟ้าของวัสดุฉนวนภายใต้สภาวะการปล่อยประจุที่ผิวหน้า

สรุปผลการทดสอบการตรวจสอบฉนวน

ทดสอบ	มาตรฐาน	เกณฑ์การยอมรับ	เมื่อใช้
การคายประจุบางส่วน	IEC 60270	< 5 pC ที่ 1.5 × Um (ส่วนประกอบ)	โรงงาน, ทุกชิ้นส่วน
PD (ชุดประกอบที่ติดตั้งแล้ว)	IEC 60270	< 10 pC ที่ 1.2 × Um	การทดสอบระบบและติดตั้งอุปกรณ์
ความทนทานต่อความถี่ไฟฟ้า	IEC 62271-1	ไม่พบการล้มเหลวที่ 2×Um+1kV, 60 วินาที	ประเภทโรงงาน + การทดสอบตามปกติ
ต้านทานแรงกระชากของฟ้าแลบ	IEC 62271-1	ไม่มีการแตกตัวที่ระดับ BIL ที่กำหนด	การทดสอบประเภทโรงงาน
ความต้านทานฉนวน	IEC 60270	> 1,000 เมกะโอห์ม ที่ 2.5kV DC	โรงงาน + การทดสอบระบบและส่งมอบหน้างาน
การติดตามการต่อต้าน (CTI)	IEC 60112	> 600V	คุณสมบัติของวัสดุ
ความต้านทานอาร์ก	IEC 61621	> 180 วินาที	คุณสมบัติของวัสดุ
ค่าความแข็งแรงไดอิเล็กทริก (แบบมวล)	IEC 60243-1	> 180 กิโลโวลต์/เซนติเมตร	คุณสมบัติของวัสดุ

ข้อผิดพลาดทั่วไปในการระบุและตรวจสอบฉนวนกันความร้อน

• ยอมรับใบรับรองการทดสอบ PD แบบชุดแทนการบันทึกข้อมูลชิ้นส่วนแต่ละชิ้น — องค์ประกอบเดียวที่มีโพรงในชุดสามารถผ่านการทดสอบค่าเฉลี่ยของชุดได้ ในขณะที่ล้มเหลวตามเกณฑ์ PD แต่ละรายการ; ต้องมีบันทึกการทดสอบแยกสำหรับทุกองค์ประกอบที่หล่อ
• การละเว้นการทดสอบ PD ที่ไซต์งานหลังการติดตั้ง — การสั่นสะเทือนจากการขนส่ง การจัดการระหว่างการติดตั้ง และการประกอบข้อต่อบัสบาร์ อาจก่อให้เกิดข้อบกพร่องของฉนวนที่ไม่ปรากฏในการทดสอบที่โรงงาน การทดสอบ PD ณ สถานที่ติดตั้งเป็นวิธีเดียวที่เชื่อถือได้ในการตรวจสอบความสมบูรณ์ของการติดตั้ง
• การระบุค่าความทนทานต่อแรงดันไฟฟ้าไดอิเล็กทริกโดยไม่ระบุระดับ PD — ส่วนประกอบสามารถผ่านการทดสอบแรงดันไฟฟ้าทนทานได้แม้ว่าจะมีช่องว่างที่สร้าง PD ต่ำกว่าเกณฑ์การแตกตัว; การทดสอบ PD สามารถตรวจจับข้อบกพร่องเริ่มต้นที่การทดสอบทนทานไม่สามารถตรวจพบได้
• การละเลยความไม่สอดคล้องของค่าคงตัวไดอิเล็กทริกที่บริเวณรอยต่อสายเคเบิล — อินเทอร์เฟซการสิ้นสุดสายเคเบิลระหว่าง XLPE ($\อีปซิลอน_อาร์ = 2.3$) และอีพ็อกซี่ ($\อีปซิลอน_อาร์ = 4.0$) สร้างความเข้มข้นของสนามไฟฟ้าที่ต้องการกรวยความเค้นที่ขึ้นรูปไว้ล่วงหน้า การสิ้นสุดที่ไม่เหมาะสมเป็นสาเหตุที่พบบ่อยที่สุดของความล้มเหลวของฉนวนที่จุดเชื่อมต่อของสายเคเบิลในอุปกรณ์สวิตช์เกียร์ตามมาตรฐาน iec-62271-200

สรุป

การเปรียบเทียบความแข็งแรงทางไดอิเล็กทริกของเรซินอีพ็อกซี่หล่อกับอากาศไม่ใช่เพียงการฝึกปฏิบัติทางวิทยาศาสตร์วัสดุในเชิงทฤษฎีเท่านั้น — แต่เป็นรากฐานทางวิศวกรรมเชิงปริมาณที่อธิบายถึงข้อได้เปรียบทุกด้านในแง่ของมิติ ประสิทธิภาพ และสิ่งแวดล้อมของอุปกรณ์สวิตช์เกียร์ฉนวนแบบของแข็งเหนือกว่าอุปกรณ์รุ่นก่อนที่ใช้ฉนวนอากาศข้อได้เปรียบด้านความแข็งแรงของวัสดุไดอิเล็กทริกแบบกลุ่ม 6 เท่าของเรซินอีพ็อกซี่ ส่งผลโดยตรงต่อการลดระยะห่าง 85% การป้องกันการปนเปื้อน ความไม่ขึ้นกับความชื้น และประสิทธิภาพที่ไม่ขึ้นอยู่กับระดับความสูง — ในขณะที่กระบวนการผลิต APG ที่ปราศจากช่องว่างและโปรโตคอลการตรวจสอบการคายประจุบางส่วน ช่วยให้มั่นใจได้ว่าข้อได้เปรียบทางทฤษฎีของวัสดุจะถูกนำมาใช้อย่างเต็มที่ในทุกแผงที่ติดตั้ง.

ระบุคุณภาพของฉนวนอีพ็อกซี่โดยใช้ระดับการปลดปล่อยบางส่วน ไม่ใช่แค่ค่าแรงดันไฟฟ้าที่กำหนด — เพราะในเทคโนโลยีฉนวนแบบแข็ง ความแตกต่างระหว่าง 5 pC และ 50 pC คือความแตกต่างระหว่างระบบฉนวนที่มีอายุการใช้งาน 30 ปี กับความล้มเหลวที่รอเกิดขึ้นก่อนเวลาอันควร.

คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับความแข็งแรงไดอิเล็กทริกของเรซินอีพ็อกซี่เทียบกับอากาศ

1. “ค่าความแข็งแรงไดอิเล็กทริก”, https://en.wikipedia.org/wiki/Dielectric_strength. ให้ค่าพื้นฐานของสนามการแตกตัวในอากาศสำหรับช่องว่างอากาศที่สม่ำเสมอภายใต้สภาวะบรรยากาศมาตรฐาน บทบาทของหลักฐาน: สถิติ; ประเภทแหล่งข้อมูล: งานวิจัย สนับสนุน: ค่าสนามการแตกตัวในอากาศ. ↩

2. “IEC 60243-1: ความแข็งแรงทางไฟฟ้าของวัสดุฉนวน – วิธีการทดสอบ”, https://webstore.iec.ch/publication/1150. กำหนดวิธีการทดสอบมาตรฐานสำหรับเวลาสั้นและค่าอ้างอิงสำหรับสารไดอิเล็กทริกที่เป็นของแข็ง บทบาทของหลักฐาน: มาตรฐาน; ประเภทแหล่งที่มา: มาตรฐาน สนับสนุน: ความแข็งแรงของไดอิเล็กทริกของอีพ็อกซี่ในระยะเวลาสั้น. ↩

3. “IEC TS 60815-1: การเลือกและการกำหนดขนาดของฉนวนแรงดันสูงที่ออกแบบมาเพื่อใช้ในสภาวะที่มีมลพิษ, https://webstore.iec.ch/publication/3725. ระบุระดับความรุนแรงของมลพิษมาตรฐานสี่ระดับและข้อกำหนดระยะห่างการแทรกซึม บทบาทของหลักฐาน: มาตรฐาน; ประเภทแหล่งที่มา: มาตรฐาน สนับสนุน: การจำแนกระดับความรุนแรงของมลพิษ IEC. ↩

4. “ข้อมูลทางเทคนิคของวัสดุขั้นสูง”, https://www.huntsman.com/about/advanced-materials. แผ่นข้อมูลทางเทคนิคที่แสดงรายละเอียดเกี่ยวกับกราฟการเสื่อมสภาพทางความร้อนของความแข็งแรงของฉนวนบิสฟีนอล-เออีพ็อกซี่ บทบาทของหลักฐาน: กลไก; ประเภทแหล่งที่มา: อุตสาหกรรม สนับสนุน: ผลกระทบของอุณหภูมิต่อประสิทธิภาพของฉนวนอีพ็อกซี่. ↩

5. “การปรับระดับภาคสนามในจุดเชื่อมต่อแรงดันไฟฟ้าปานกลาง”, https://ieeexplore.ieee.org/document/7483038. วิเคราะห์การประยุกต์ใช้ชั้นกึ่งตัวนำเพื่อลดความเค้นที่รอยต่อฉนวน บทบาทของหลักฐาน: กลไก; ประเภทแหล่งข้อมูล: งานวิจัย สนับสนุน: การกระจายตัวใหม่ในสนามโดยชั้นกึ่งตัวนำ. ↩