Ανάλυση της επίδρασης της θερμότητας-Σωλήνωση συρρίκνωσης στην κατανομή ηλεκτρικού πεδίου σε διακόπτες

Με τη συνεχή επέκταση της κλίμακας του συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας και την αυξανόμενη ζήτηση ισχύος του βιομηχανικού εξοπλισμού, οι απαιτήσεις αξιοπιστίας των διακοπτών υψηλής{0}τάσης στα συστήματα ηλεκτρικού δικτύου αυξάνονται συνεχώς. Μεταξύ αυτών των απαιτήσεων, η απόδοση της μόνωσης είναι ένας από τους σημαντικούς παράγοντες που επηρεάζουν τη σταθερή λειτουργία του εξοπλισμού. Στους διακόπτες μέσης- και υψηλής-τάσης, οι ράβδοι ζυγών πρέπει συνήθως να περνούν μέσα από δακτυλίους τοίχου για να επιτευχθούν ηλεκτρικές συνδέσεις μεταξύ των ντουλαπιών. Η απόκλιση της θέσης του διαύλου, τα κενά αέρα και η διαμόρφωση του μονωτικού υλικού επηρεάζουν άμεσα την κατανομή του ηλεκτρικού πεδίου. Τα τελευταία χρόνια, τα θερμικά{7}}συστελλόμενα μονωτικά υλικά έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως σε δομές μόνωσης ράβδων, όπως το Heat Shrink Tube Polyolefin Busbar ή Busbar Sleeves Insulation, για τη βελτίωση της αξιοπιστίας της μόνωσης και της περιβαλλοντικής προσαρμοστικότητας του συστήματος ζυγών.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Σε κατασκευές διακοπτών, οι κύριοι ζυγοί, οι ράβδοι διακλάδωσης και οι ράβδοι σύνδεσης προστατεύονται συνήθως με μονωτικούς δακτυλίους, με κοινές μορφές που περιλαμβάνουν τη ράβδο θερμοσυστελλόμενης σωλήνωσης ή τη ράβδο σωληνώσεων στερεάς μόνωσης. Αυτές οι μονωτικές δομές όχι μόνο βελτιώνουν την αντοχή μόνωσης της επιφάνειας του αγωγού, αλλά επίσης εμποδίζουν τον μεταλλικό αγωγό να επηρεαστεί από την υγρασία του περιβάλλοντος, τους ρύπους ή τα ηλεκτρικά τόξα. Ωστόσο, κατά την εγκατάσταση ράβδων ζυγών μέσω δακτυλίων τοίχου, σφάλματα εγκατάστασης ή μακροπρόθεσμη μηχανική καταπόνηση μπορεί να προκαλέσουν το κέντρο του ζυγού εντός του δακτυλίου, οδηγώντας σε αλλαγές στην κατανομή του ηλεκτρικού πεδίου. Ως εκ τούτου, η ανάλυση της επίδρασης της θέσης του ζυγού και του πάχους της μόνωσης στην κατανομή του ηλεκτρικού πεδίου είναι ζωτικής σημασίας για τη βελτίωση της ασφάλειας του σχεδιασμού του εξοπλισμού διανομής.

 

Σε μια τυπική δομή διακοπτών 12 kV, η κύρια ράβδος ζυγού πρέπει να περάσει μέσα από μονωμένους δακτυλίους τοίχου για να επιτευχθούν ηλεκτρικές συνδέσεις μεταξύ των ντουλαπιών. Οι ράβδοι ζυγού χρησιμοποιούν συνήθως δομές ράβδων χαλκού με μονωτικά στρώματα στις επιφάνειές τους, όπως δομές με μόνωση χάλκινου διαύλου από PVC ή δομές ράβδων θερμικής συρρίκνωσης. Όταν ο δίαυλος είναι κεντραρισμένος μέσα στον δακτύλιο τοίχου, η κατανομή του ηλεκτρικού πεδίου του συστήματος είναι σχετικά ομοιόμορφη. Ωστόσο, όταν ο ζυγός μετατοπίζεται οριζόντια ή κατακόρυφα, το διάκενο αέρα μεταξύ του αγωγού και της δομής μόνωσης αλλάζει, επηρεάζοντας έτσι την κατανομή της έντασης του ηλεκτρικού πεδίου. Οι μελέτες προσομοίωσης δείχνουν ότι όταν η απόσταση μεταξύ του ζυγού και του δακτυλίου τοίχου είναι μεγάλη, η αλλαγή στη θέση του ζυγού έχει μικρή επίδραση στη μέγιστη ένταση ηλεκτρικού πεδίου των εξαρτημάτων μόνωσης. Ωστόσο, καθώς το χάσμα μειώνεται σταδιακά, η ένταση του τοπικού ηλεκτρικού πεδίου αυξάνεται σημαντικά.

 

Όταν ο δίαυλος δεν είναι εφοδιασμένος με μονωτικά χιτώνια, το μέγιστο ηλεκτρικό πεδίο εμφανίζεται συνήθως στην περιοχή αέρα κοντά στην άκρη ή στις στρογγυλεμένες γωνίες του χάλκινου ζυγού. Καθώς η ράβδος πλησιάζει τον διαμπερή-δακτύλιο τοίχου, το μειούμενο διάκενο αέρα οδηγεί σε ταχεία αύξηση της έντασης του τοπικού ηλεκτρικού πεδίου. Όταν η ελάχιστη απόσταση είναι μικρότερη από περίπου 2 mm, η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου στην περιοχή του αέρα μπορεί να υπερβαίνει την ένταση του πεδίου διάσπασης του αέρα, αυξάνοντας τον κίνδυνο μερικής εκφόρτισης ή βλάβης της μόνωσης. Ως εκ τούτου, σε πρακτικά σχέδια, μονωτικές κατασκευές όπως οι μονωτικοί σωλήνες Busbar ή τα μονωτικά φύλλα Busbar χρησιμοποιούνται συνήθως για τη βελτίωση του συνολικού επιπέδου μόνωσης του συστήματος και τη μείωση της συγκέντρωσης ηλεκτρικού πεδίου.

 

Όταν τοποθετούνται θερμικά-συστελλόμενα μονωτικά χιτώνια στην επιφάνεια της ράβδου ζυγού, η κατανομή του ηλεκτρικού πεδίου αλλάζει. Για παράδειγμα, όταν χρησιμοποιείτε Heat Shrink Sleeves BusBar ή Customized Busbar Insulating Tube, το μονωτικό στρώμα προσθέτει ένα διηλεκτρικό στρώμα μεταξύ του αγωγού και του αέρα, αλλάζοντας έτσι την τοπική διαδρομή ηλεκτρικού πεδίου. Τα αποτελέσματα της προσομοίωσης δείχνουν ότι όταν το κενό μεταξύ της ράβδου ζυγού και του διαμπερούς τοιχώματος είναι μεγάλο, η επίδραση των θερμικών-συστελλόμενων χιτωνίων διαφορετικού πάχους στη μέγιστη ένταση ηλεκτρικού πεδίου δεν είναι σημαντική. Ωστόσο, καθώς ο ζυγός πλησιάζει τον δακτύλιο, η περιοχή αέρα παραμένει η θέση του πιο συγκεντρωμένου ηλεκτρικού πεδίου και η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου αυξάνεται σημαντικά με τη μείωση της απόστασης. Περαιτέρω έρευνα σχετικά με την επίδραση διαφορετικών πάχους μόνωσης αποκαλύπτει ότι όταν η απόσταση μεταξύ του ζυγού και του δακτυλίου είναι μεγάλη, το ηλεκτρικό πεδίο του συστήματος καθορίζεται κυρίως από το διάκενο αέρα και οι διακυμάνσεις στο πάχος του δακτυλίου έχουν περιορισμένη επίδραση στη μέγιστη ένταση ηλεκτρικού πεδίου. Ωστόσο, όταν το διάκενο μεταξύ του ζυγού και του δακτυλίου είναι μικρότερο από περίπου 5 mm, το πάχος της μόνωσης αρχίζει να επηρεάζει σημαντικά την κατανομή του ηλεκτρικού πεδίου. Σε αυτήν την περίπτωση, η χρήση μιας παχύτερης δομής Heat Shrink Tubing BusBar μειώνει περαιτέρω το διάκενο αέρα μεταξύ του αγωγού και του δακτυλίου, αυξάνοντας δυνητικά την ένταση του ηλεκτρικού πεδίου στην περιοχή του αέρα και αυξάνοντας έτσι τον κίνδυνο μερικής εκφόρτισης.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Με μικρότερα κενά αέρα, η μέγιστη ένταση ηλεκτρικού πεδίου στην περιοχή αέρα συνήθως αυξάνεται γρήγορα καθώς μειώνεται η απόσταση μεταξύ του ζυγού και του δακτυλίου. Ταυτόχρονα, ένα παχύτερο στρώμα μόνωσης συμπιέζει περαιτέρω τον εναέριο χώρο, οδηγώντας σε ένα πιο συγκεντρωμένο τοπικό ηλεκτρικό πεδίο. Ως εκ τούτου, ο σχεδιασμός των μονωτικών δομών ζυγών απαιτεί μια ολοκληρωμένη εξέταση της ισορροπίας μεταξύ του πάχους της μόνωσης και του διακένου αέρα. Οι κατάλληλες μονωτικές δομές, όπως η μόνωση με χιτώνια μπάρας ή οι μονωτικές ράβδοι PVC, μπορούν να εξασφαλίσουν την ασφάλεια της μόνωσης αποφεύγοντας την υπερβολική συμπίεση του διακένου αέρα.

 

Για την επαλήθευση των αποτελεσμάτων της προσομοίωσης, πραγματοποιήθηκαν συγκριτικές δοκιμές σε διαφορετικές δομές χρησιμοποιώντας πειράματα μερικής εκφόρτισης. Τα πειραματικά αποτελέσματα δείχνουν ότι καθώς η ράβδος προσεγγίζει σταδιακά τον διαπεραστικό- δακτύλιο τοίχου, η αρχική τάση μερικής εκφόρτισης του συστήματος μειώνεται σημαντικά, υποδεικνύοντας ότι η ένταση του τοπικού ηλεκτρικού πεδίου έχει φτάσει σε ένα επίπεδο όπου είναι πιθανό να συμβεί μερική εκφόρτιση. Σε ορισμένες περιπτώσεις, ακόμη και με προστιθέμενα στρώματα μόνωσης, όπως ένας μονωμένος χάλκινος δίαυλος με δομή σωλήνα θερμικής συρρίκνωσης, μπορεί να υπάρξει συγκέντρωση ηλεκτρικού πεδίου εάν το διάκενο αέρα είναι πολύ μικρό. Επομένως, ο σωστός έλεγχος της θέσης εγκατάστασης της ράβδου παραμένει ένα κρίσιμο μέτρο για τη διασφάλιση της ασφάλειας της μόνωσης.

 

Συνδυάζοντας την ανάλυση προσομοίωσης και τα πειραματικά αποτελέσματα, μπορούν να εξαχθούν αρκετά βασικά συμπεράσματα. Πρώτον, όταν η απόσταση μεταξύ της ράβδου ζυγού και του διαμπερούς δακτύλου-τοίχου είναι μεγαλύτερη από περίπου 5 mm, οι αλλαγές στη θέση της ράβδου έχουν σχετικά μικρό αντίκτυπο στην κατανομή του ηλεκτρικού πεδίου και το πάχος του μονωτικού δακτυλίου έχει επίσης περιορισμένη επίδραση στη μέγιστη ένταση ηλεκτρικού πεδίου. Δεύτερον, όταν το διάκενο μεταξύ του ζυγού και του δακτυλίου είναι μικρότερο από 5 mm, η μέγιστη ένταση ηλεκτρικού πεδίου στην περιοχή του αέρα αυξάνεται σημαντικά και όσο πιο παχύ είναι το στρώμα μόνωσης, τόσο υψηλότερος είναι ο βαθμός συγκέντρωσης ηλεκτρικού πεδίου στην περιοχή αέρα. Τέλος, σε πρακτικές μηχανολογικές εφαρμογές, ο σωστός έλεγχος της θέσης εγκατάστασης του ζυγού και του σχεδιασμού της δομής μόνωσης είναι ζωτικής σημασίας για την αποφυγή της διάσπασης του αέρα και τη βελτίωση της αξιοπιστίας μόνωσης του εξοπλισμού. Αυτές οι αρχές σχεδίασης ισχύουν όχι μόνο για τους παραδοσιακούς διακόπτες αλλά και για τις δομές σύνδεσης υψηλής-ρεύματος όπως οι σύνδεσμοι μπαταριών EV, οι ράβδοι διαύλου τερματικών μπαταριών EV και οι ράβδοι διαύλου τερματικού μπαταριών σε ηλεκτρικά συστήματα οχημάτων νέας ενέργειας.

 

 

Στους τομείς των συστημάτων διανομής υψηλής{0}τάσης, των συστημάτων διανομής ισχύος και των ηλεκτρικών συνδέσεων νέας ενέργειας, οι δομές μόνωσης των ζυγών έχουν σημαντικό αντίκτυπο στην αξιοπιστία του συστήματος. Η εταιρεία μας επικεντρώνεται στην έρευνα, την ανάπτυξη και την κατασκευή λύσεων μόνωσης ράβδων υψηλής απόδοσης{{2}, προσφέροντας διάφορους τύπους μονωτικών σωλήνων PE Heat Shrink Busbar, Busbar Insulating Tub,Heat Shrink Sleeves BusBar, και προσαρμοσμένα προϊόντα μονωτικού σωλήνα Busbar. Αυτά τα μονωτικά εξαρτήματα χρησιμοποιούνται ευρέως σε συστήματα διανομής ρεύματος, συστήματα αποθήκευσης ενέργειας, νέα ενεργειακά συστήματα σύνδεσης μπαταριών οχημάτων και βιομηχανικό εξοπλισμό ισχύος, βελτιώνοντας αποτελεσματικά την απόδοση μόνωσης και λειτουργική ασφάλεια των συστημάτων ζυγών και παρέχοντας σταθερές εγγυήσεις για εξαιρετικά αξιόπιστες συνδέσεις ισχύος.