Ανάλυση μεθόδων μόνωσης και τεχνολογικής ανάπτυξης Copper Busbar

Στον εξοπλισμό ισχύος, τα νέα ενεργειακά συστήματα και τις συσκευές διανομής ισχύος, οι χάλκινοι ζυγοί φέρουν τις βασικές λειτουργίες της τρέχουσας μετάδοσης και διανομής ενέργειας. Η μονωτική τους δομή καθορίζει άμεσα τη λειτουργική ασφάλεια και τη μακροπρόθεσμη{1}}αξιοπιστία του συστήματος. Επί του παρόντος, οι πιο κοινές μέθοδοι μόνωσης χάλκινων αγωγών στη βιομηχανία περιλαμβάνουν δύο κύριες τεχνικές οδούς: τη μόνωση σωλήνων θερμικής-συρρίκνωσης και τη μόνωση από εποξική ρητίνη. Αυτές οι δύο μέθοδοι διαφέρουν σημαντικά ως προς τις αρχές διεργασίας, τις εφαρμοστέες δομές και την απόδοσή τους. Με την ανάπτυξη του εξοπλισμού υψηλής-τάσης και του συμπαγούς εξοπλισμού, η τεχνολογία μόνωσης χάλκινων ράβδων εξελίσσεται σταδιακά προς υψηλότερη συνέπεια και υψηλότερη αξιοπιστία, κάτι που αποτελεί επίσης σημαντικό θεμέλιο για το σύγχρονο σχεδιασμό απομόνωσης ράβδων.

 

 

Η θερμική-μόνωση σωλήνων συρρίκνωσης είναι μια πρώιμη λύση μόνωσης χάλκινων αγωγών. Η βασική του αρχή είναι να καλύψει την επιφάνεια της χάλκινης ράβδου με μια σωλήνωση θερμότητας-πολυμερούς και στη συνέχεια να τη θερμάνει για να συρρικνωθεί το υλικό και να προσκολληθεί στον αγωγό για να σχηματίσει ένα μονωτικό στρώμα. Αυτή η μέθοδος έχει απλή δομή και είναι κατάλληλη για ευθύγραμμους ζυγούς ή τυποποιημένες δομές αγωγών. Ως εκ τούτου, χρησιμοποιήθηκε ευρέως σε πρώιμα συστήματα διανομής ισχύος χαμηλής-τάσης και είναι επίσης κοινό στη βασική σχεδίαση μόνωσης ορισμένων ράβδων διαύλου με επίστρωση PVC.

 

Ωστόσο, η θερμική{0}}συρρίκνωση έχει ορισμένους περιορισμούς σε πολύπλοκες δομικές εφαρμογές. Όταν οι χάλκινες ράβδοι έχουν κάμψεις, ακανόνιστα σχήματα ή πολυδιάστατες-δομές, η διαδικασία θερμικής συρρίκνωσης είναι επιρρεπής σε ανομοιόμορφο πάχος, τοπική συγκέντρωση τάσης ή ανεπαρκή συγκόλληση, επηρεάζοντας έτσι τη σταθερότητα της μόνωσης. Ταυτόχρονα, η ποιότητα συρρίκνωσης επηρεάζεται σημαντικά από τη χειροκίνητη λειτουργία και την ομοιομορφία θέρμανσης, αυξάνοντας τη δυσκολία ελέγχου της συνέπειας στη μαζική παραγωγή. Σε σενάρια υψηλής αξιοπιστίας, τέτοιες δομές συχνά απαιτούν πρόσθετα στηρίγματα ζυγών για τον μετριασμό των λειτουργικών κινδύνων.

 

 

Η τεχνολογία επίστρωσης ρευστοποιημένης κλίνης εποξειδικής σκόνης ξεκίνησε τη δεκαετία του 1960 και είναι μια από τις ευρέως χρησιμοποιούμενες μεθόδους μόνωσης στους σύγχρονους διακόπτες υψηλής{1} τάσης. Η βασική του διαδικασία περιλαμβάνει τη θέρμανση του χάλκινου ζυγού πάνω από τη θερμοκρασία τήξης της σκόνης αλλά κάτω από τη θερμοκρασία αποσύνθεσης, και στη συνέχεια βύθισή του σε μια ρευστοποιημένη κλίνη. Αυτό επιτρέπει στην εποξειδική σκόνη να λιώσει θερμικά στην επιφάνεια του αγωγού, σχηματίζοντας μια συνεχή επίστρωση, η οποία στη συνέχεια σκληρύνεται σε υψηλή θερμοκρασία για να αποκτήσει μια σταθερή δομή μόνωσης. Αυτή η μέθοδος μπορεί να σχηματίσει μια ομοιόμορφη και πυκνή επίστρωση στην επιφάνεια σύνθετων δομών αγωγών, διαμορφώνοντας ένα κρίσιμο τεχνολογικό θεμέλιο για τη σύγχρονη κατασκευή μονωμένων διαύλων.

 

Σε σύγκριση με την παραδοσιακή μόνωση περιτυλίγματος, αυτή η διαδικασία όχι μόνο μειώνει τη ρύπανση του περιβάλλοντος αλλά επιτρέπει επίσης την αυτοματοποιημένη παραγωγή, βελτιώνοντας την αποδοτικότητα της παραγωγής και τη συνέπεια του προϊόντος. Με την λεία επιφάνεια, το χαμηλό πορώδες και τη σταθερή ηλεκτρική απόδοση, ο εποξειδικός εμποτισμός επιτρέπει ομοιόμορφη μόνωση ακόμη και σε σύνθετους-διαύλους, καθιστώντας τον βασικό άξονα ανάπτυξης στην κατασκευή εξοπλισμού υψηλής-τάσης.

 

 

Σε ορισμένες εφαρμογές υψηλής- αξιοπιστίας, χρησιμοποιείται εποξειδικός εμποτισμός για την αντικατάσταση της επίστρωσης ρευστοποιημένης κλίνης. Η διαδικασία παραγωγής συνήθως περιλαμβάνει προθέρμανση της χάλκινης ράβδου, εμβάπτιση σε υγρό εποξειδικό μίγμα, αφαίρεση της επικάλυψης από τις περιοχές επαφής και σκλήρυνση σε υψηλή{2} θερμοκρασία. Αυτή η μέθοδος δημιουργεί ένα μονωτικό στρώμα που προσκολλάται στενά στον αγωγό, μειώνοντας σημαντικά τα κενά διεπιφάνειας και μειώνοντας έτσι τον κίνδυνο μερικής εκφόρτισης-ένα κρίσιμο χαρακτηριστικό στο σχεδιασμό ράβδων με μόνωση υψηλής{5} τάσης.

 

Η μόνωση εποξειδικού εμποτισμού προσφέρει τα ακόλουθα μηχανολογικά πλεονεκτήματα:

 

Υψηλή μονωτική αντοχή και σταθερές διηλεκτρικές ιδιότητες

Μπορεί να καλύψει αγωγούς οποιουδήποτε μεγέθους και πολύπλοκης γεωμετρίας

Μπορεί να επιστρωθεί πλήρως ακόμα και μετά την κάμψη, εξαλείφοντας την ανάγκη για βοηθητικά περιβλήματα

Η στενή συγκόλληση μεταξύ του μονωτικού στρώματος και του αγωγού εμποδίζει τα κενά αέρα να δημιουργήσουν σημεία εκκένωσης

Σε σύγκριση με ορισμένες πλαστικές-κατασκευές ράβδων εμβάπτισης από χαλκό, η εποξειδική μόνωση παρουσιάζει υψηλότερη-μακροπρόθεσμη σταθερότητα σε περιβάλλοντα υψηλής-τάσης.

 

 

Σε μεταλλικούς-κλειστούς διακόπτες με ονομαστικές τάσεις πάνω από 15 kV, τα βιομηχανικά πρότυπα απαιτούν συνήθως οι ζυγοί να μην είναι εκτεθειμένοι και πρέπει να χρησιμοποιούν ενσωματωμένη μονωτική δομή. Οι χάλκινοι δίαυλοι με εποξειδική μόνωση-μπορούν να περάσουν δοκιμές μόνωσης ράβδων και επαλήθευση απόδοσης επιβραδυντικού φλόγας{{4}. Η επίστρωσή τους πρέπει να πληροί τις απαιτήσεις της μη-μη συνεχούς καύσης σε δοκιμές φλόγας για να διασφαλιστεί η ασφάλεια του εξοπλισμού υπό ακραίες συνθήκες.

 

Η πρακτική δείχνει ότι οι πλήρως μονωμένες δομές ράβδων χαλκού μπορούν να μειώσουν σημαντικά τις αποστάσεις από-σε-φάση, μειώνοντας έτσι τον όγκο του εξοπλισμού διανομής και τη χρήση υλικού. Αυτή η φιλοσοφία σχεδίασης οδήγησε επίσης στην ανάπτυξη συμπαγών συστημάτων Battery Bus Bar, επιτρέποντας στον εξοπλισμό υψηλής ισχύος{{3} να επιτυγχάνει υψηλότερη ενεργειακή πυκνότητα σε περιορισμένο χώρο.

 

 

Από τη σκοπιά της μηχανικής εφαρμογής, οι κύριες διαφορές μεταξύ των δύο μεθόδων μόνωσης έγκεινται στη δομική προσαρμοστικότητα και στη μακροπρόθεσμη αξιοπιστία-.

 

Οι σωλήνες συρρίκνωσης θερμότητας-είναι κατάλληλοι για αγωγούς κανονικού σχήματος και έχουν χαμηλότερο κόστος, αλλά μπορεί να αποκολληθούν σε περιοχές κάμψης. ενώ τα εποξειδικά μονωτικά στρώματα μπορούν να διατηρήσουν σταθερό πάχος σε όλες τις γωνίες και είναι λιγότερο επιρρεπή σε κενά μόνωσης. Ειδικά όταν τα επίπεδα τάσης αυξάνονται, η στεγανά κολλημένη επίστρωση αποφεύγει προβλήματα μερικής εκφόρτισης, ένα σημαντικό πλεονέκτημα της δομής Dipping Busbar for Connection υψηλής απόδοσης-.

 

Επιπλέον, η εποξειδική μόνωση μπορεί να επιστρωθεί απευθείας σε προ{0}}χάλκινες ράβδους, επιτρέποντας στους μηχανικούς σχεδιασμού να βελτιστοποιήσουν το σχήμα του αγωγού από την άποψη της κατανομής του ηλεκτρικού πεδίου και της ικανότητας μεταφοράς ρεύματος, χωρίς να περιορίζεται από τη δομή του μονωτικού υλικού.

 

 

Οι σύγχρονοι συσκευές διανομής υιοθετούν ολοένα και περισσότερο ενσωματωμένες δομές ζυγών, όπου οι χάλκινοι αγωγοί είναι εξωτερικά μονωμένοι με εποξειδική ή πλαστική ενθυλάκωση και προστίθεται ένα χυτό επιβραδυντικό φλόγας στην περιοχή σύνδεσης, επιτυγχάνοντας πλήρη απομόνωση των ενεργών μερών. Αυτός ο σχεδιασμός μειώνει σημαντικά την πιθανότητα αστοχίας του ζυγού και διατηρεί την αξιοπιστία λειτουργίας ακόμη και κάτω από ακραίες συνθήκες όπως υγρασία ή εισροή νερού.

 

Στο νέο ενεργειακό πεδίο, παρόμοιες ιδέες εφαρμόζονται επίσης στις δομές Insulated Flexible Copper Bus Bar for Power Battery Pack και Soft Connection Copper Busbar, επιτυγχάνοντας μια ισορροπία μεταξύ προσαρμοστικότητας κραδασμών και ασφάλειας μέσω του συνδυασμού μόνωσης και εύκαμπτων αγωγών.

 

Με την ανάπτυξη ηλεκτρικών οχημάτων και συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας, η τεχνολογία επίστρωσης με εμβάπτιση{0}} PVC γίνεται σταδιακά συμπληρωματική λύση. Παραδείγματα περιλαμβάνουν πλαστικοποιημένο εύκαμπτο χαλκό με εμβάπτιση με PVC και επινικελωμένες ράβδους διαύλου από PVC για μπαταρίες EV, που χρησιμοποιούνται για προστασία μόνωσης σε περιβάλλοντα χαμηλής-έως{3}}μέσης τάσης, υψηλής-δόνησης.

 

 

Θα πρέπει να επιλέγονται διαφορετικές μέθοδοι μόνωσης με βάση το σενάριο εφαρμογής:

 

Για γραμμικές δομές και σενάρια με ευαισθησία{0}}κόστους:Οι λύσεις επίστρωσης θερμότητας-συρρίκνωσης ή εμβάπτισης{1}} PVC είναι πιο οικονομικές, όπως οι μονωμένες ράβδοι διαύλου με εμβάπτιση από PVC.

 

Για συστήματα διανομής ενέργειας μέσης-τάσης:Οι δομές με κάψουλα ή με επίστρωση εμβάπτισης{0}} παρέχουν καλή μηχανική προστασία, όπως οι πλαστικές ηλεκτρικές ράβδοι χάλκινου διαύλου εμβάπτισης (Custom Made).

 

Για εξοπλισμό υψηλής-τάσης ή υψηλής- αξιοπιστίας:Τα συστήματα εποξειδικής μόνωσης προτιμώνται για την επίτευξη σταθερής ηλεκτρικής απόδοσης.

 

Για νέα ενεργειακά συστήματα μπαταριών:Οι επίπεδες ράβδοι λεωφορείων με επίστρωση κασσίτερου για μπαταρίες, που συνδυάζουν ευελιξία και μονωτικό σχεδιασμό, είναι πιο συμφέρουσες.

 

Μια κατάλληλη λύση μόνωσης όχι μόνο επηρεάζει το επίπεδο ασφάλειας, αλλά σχετίζεται άμεσα με τη βελτιστοποίηση του μεγέθους του εξοπλισμού και το κόστος μακροπρόθεσμης συντήρησης-.

 

 

Με βάση τις προαναφερθείσες τάσεις ανάπτυξης στην τεχνολογία μόνωσης χάλκινων ζυγών, οι μονωμένοι ζυγοί εξελίσσονται προς την εξατομίκευση, την υψηλή ενσωμάτωση και την προσαρμογή σε νέες πηγές ενέργειας. Για διαφορετικά επίπεδα τάσης και δομικές απαιτήσεις, διαφοροποιημένα σχέδια μπορούν να επιτευχθούν μέσω επικάλυψης εμβάπτισης PVC, εποξειδικής επίστρωσης ή σύνθετης μόνωσης. Για παράδειγμα, λύσεις όπωςΖυγοί με μόνωση από PVC-και οι μονωμένοι προσαρμοσμένοι χάλκινοι ζυγοί με εμβάπτιση PVC χρησιμοποιούνται ευρέως σε συστήματα αποθήκευσης ενέργειας, συνδέσεις μπαταριών και εξοπλισμό τροφοδοσίας.

 

Συνδυάζοντας την επιλογή υλικού αγωγού, τον έλεγχο της διαδικασίας μόνωσης και τη σχεδίαση δομικής βελτιστοποίησης, οι σύγχρονες επιχρυσωμένες-επίχρυσες επαφές και οι μονωμένοι χάλκινοι ζυγοί μπορούν να επιτύχουν σταθερή απόδοση σύνδεσης υπό υψηλή ικανότητα μεταφοράς ρεύματος και περίπλοκες περιβαλλοντικές συνθήκες, παρέχοντας μακροπρόθεσμες αξιόπιστες λύσεις ηλεκτρικής σύνδεσης για νέα συστήματα ενέργειας και ισχύος.