ฉนวนคอมโพสิต: การออกแบบ วัสดุ และการใช้งานที่สำคัญในระบบไฟฟ้า - เทคนิค

ฉนวนคอมโพสิตแสดงถึงความก้าวหน้าครั้งสำคัญในเทคโนโลยีฉนวนไฟฟ้า ต่างจากเครื่องเคลือบดินเผาหรือฉนวนแก้วแบบดั้งเดิม พวกเขาใช้การออกแบบวัสดุที่หลากหลาย-ที่ซับซ้อนเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงาน ต่อไปนี้คือรายละเอียดส่วนประกอบหลักและข้อดี:

1. คำจำกัดความหลักและส่วนประกอบ
ฉนวนคอมโพสิตเป็นฉนวนโพลีเมอร์ชนิดพิเศษที่ประกอบด้วยองค์ประกอบฉนวนที่แตกต่างกันอย่างน้อยสององค์ประกอบ:

แกนหลัก:องค์ประกอบโครงสร้างส่วนกลาง

ที่อยู่อาศัย (โรงเรือนสภาพอากาศ):ชั้นป้องกันภายนอกประกอบกับข้อต่อปลายโลหะ

(หมายเหตุ: ฉนวนโพลีเมอร์หมายถึงฉนวนที่สร้างจากวัสดุที่ทำจากโพลีเมอร์เป็นหลัก-)

2. แกนหลัก: รากฐานความแข็งแกร่งทางกล

การทำงาน:ทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบฉนวนภายในได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมให้รับภาระทางกลของฉนวน (แรงดึง แรงอัด การดัดงอ)

การก่อสร้าง:โดยทั่วไปผลิตจาก:

เส้นใย (เช่น แก้ว) ที่ฝังอยู่ภายในเมทริกซ์เรซิน กลายเป็นไฟเบอร์-พลาสติกเสริมแรง (FRP)

วัสดุฉนวนที่เป็นเนื้อเดียวกัน (เช่น เซรามิกหรือเรซินแข็ง)

การจำแนกประเภทวัสดุหลัก:

ฉนวนคอมโพสิตโพลีเมอร์ (ฉนวนคอมโพสิตมาตรฐาน):ทั้งแกนและตัวเครื่องสร้างจากวัสดุโพลีเมอร์

ฉนวนคอมโพสิตไฮบริด:โดดเด่นด้วยแกนที่ทำจากวัสดุเนื้อเดียวกัน เช่น เซรามิก

ชื่อทางเลือก: มักเรียกว่า Non-Ceramic Insulators (NCI)

3. ที่อยู่อาศัย (โรงกันฝน): โล่สิ่งแวดล้อมและไฟฟ้า

การทำงาน:ทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบฉนวนภายนอกโดยมีฟังก์ชันสำคัญสองประการ:

· ระยะทางที่คืบคลาน:ตรวจสอบเส้นทางฉนวนไฟฟ้าที่จำเป็นตามพื้นผิว

· การป้องกันหลัก:ปกป้องแกนจากความเสียหายต่อสิ่งแวดล้อม (ความชื้น รังสียูวี มลภาวะ สารเคมี)

การผลิต:ตัวเรือนสามารถขึ้นรูปได้โดย:

การติดตั้งเพิงแต่ละอันบนแกนกลาง (มีหรือไม่มีปลอกกลาง)

การขึ้นรูปหรือการฉีดตัวเรือน (เป็นชิ้นเดียวหรือเป็นชิ้น) ลงบนแกนโดยตรง

วัสดุ:ใช้โพลีเมอร์ประสิทธิภาพสูง-เพื่อความทนทาน ได้แก่:

· อีลาสโตเมอร์:ยางซิลิโคน (แพร่หลายที่สุด), เอทิลีนโพรพิลีนไดอีนโมโนเมอร์ (EPDM)

· เรซิน:ไซโคลอะลิฟาติกอีพอกซีเรซิน

· ฟลูออโรโพลีเมอร์:โพลีเตตระฟลูออโรเอทิลีน (PTFE)

4. การเลือกใช้วัสดุ: มาตรฐานอุตสาหกรรม

แกนหลัก:วัสดุหลักที่พบมากที่สุดคืออีพอกซี-พลาสติกเสริมใยแก้วชุบ (แกน FRP/GFRP/GRP). สำหรับการออกแบบแกนกลวง- (เช่น เสาสถานี บูช)อีพอกซี-ท่อเสริมใยแก้วชุบมีการจ้างงาน

ตัวเรือน: ยางซิลิโคนได้รับความนิยมอย่างกว้างขวางในเรื่องการไม่ชอบน้ำเป็นพิเศษและทนทานต่อการติดตามและการสึกกร่อน

5. ข้อได้เปรียบหลัก: ระบบวัสดุหลากหลาย-
ความเหนือกว่าขั้นพื้นฐานของฉนวนคอมโพสิตอยู่ในปรัชญาการออกแบบ:

ลูกถ้วยแบบดั้งเดิม (พอร์ซเลน/แก้ว):ใช้กระบบวัสดุเดี่ยว-. วัสดุหนึ่งจะต้องจัดการกับความเค้นเชิงกลทั้งหมดพร้อมกัน (แรงอัด ความตึง การดัดงอ) และจัดให้มีระยะห่างตามผิวฉนวนทางไฟฟ้า

ฉนวนคอมโพสิต:จ้างระบบหลาย-วัสดุ ที่ แยกฟังก์ชันหลัก:

· แกนหลัก:ปรับให้เหมาะสมสำหรับความแข็งแรงทางกลและการรับน้ำหนัก-.

· ที่อยู่อาศัย:ปรับให้เหมาะสมสำหรับประสิทธิภาพทางไฟฟ้า (คืบคลาน)และการคุ้มครองสิ่งแวดล้อม.

วัสดุแต่ละชนิดทำหน้าที่เฉพาะของตนอย่างเหมาะสมที่สุด ซึ่งนำไปสู่ประสิทธิภาพโดยรวมที่เหนือกว่า น้ำหนักเบาขึ้น ทนต่อมลภาวะได้ดีขึ้น และความน่าเชื่อถือที่ดีขึ้น

6. วิวัฒนาการ: บูชคอมโพสิต
ความสำเร็จที่ได้รับการพิสูจน์แล้วของฉนวนคอมโพสิตในสายส่งและสถานีไฟฟ้าย่อยได้กระตุ้นการพัฒนาของบูชแรงดันสูงแบบคอมโพสิต-. สิ่งเหล่านี้ใช้ท่อไฟเบอร์ที่ชุบเรซิน-เป็นองค์ประกอบฉนวนหลัก ท่อนี้อาจใช้เพียงอย่างเดียวหรือเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพกลางแจ้ง ให้ใช้การหล่อทับด้วยตัวเรือนยางภายนอก (กันสาด)

7.การจำแนกประเภทของฉนวนคอมโพสิตหลัก
ฉนวนคอมโพสิตที่ผลิตในปัจจุบันแบ่งออกเป็นสี่ประเภทหลัก ซึ่งแต่ละประเภทได้รับการออกแบบมาสำหรับบทบาทเฉพาะ:

· ฉนวนกันสะเทือน:ใช้เป็นหลักในสายส่งเหนือศีรษะ ห้อยจากโครงสร้างเพื่อรองรับตัวนำ (เช่น รูปที่ 1-1a)

· ฉนวนโพสต์บรรทัด:ใช้งานบนสายจำหน่าย ทางเข้าสถานีย่อย หรือแบบยก ติดตั้งในแนวตั้งหรือที่มุมบนเสาหรือโครงสร้าง (เช่น รูปที่ 1-1b)

fig 1-1Suspension Insulators Line Post Insulators

รูปที่ 1-1

(a) ฉนวนกันสะเทือน (b) ไลน์โพสต์อินซูเลเตอร์

1- ข้อต่อด้านบน; ที่อยู่อาศัย 2 หลัง / โรงเรือนสภาพอากาศ; แกนแกน 3-FRP; ข้อต่อล่าง 4 ชิ้น

· ฉนวนโพสต์สถานี:ให้การสนับสนุนโครงสร้างและฉนวนไฟฟ้าภายในสถานีย่อยและลานสวิตช์สำหรับอุปกรณ์ เช่น สวิตช์ตัดการเชื่อมต่อ บัสบาร์ และเซอร์กิตเบรกเกอร์ (เช่น รูปที่ 1-2)

Fig 1-2 Composite Post Insulator IOC-500

รูปที่ 1-2

คอมโพสิตโพสต์ฉนวนไอโอซี-500
(a) แผนภาพผลิตภัณฑ์ (b) แผนภาพส่วนประกอบ (c) แผนภาพโครงสร้าง

1 - ฉนวนโพสต์คอมโพสิต; 2 - ลำแสงแข็ง; 3 - อุปกรณ์ป้องกัน; 4 - แท่งเรซิ่นไฟเบอร์กลาส;
5 - โครงสร้างที่ทนทานต่อสภาพอากาศ-; 6 - อุปกรณ์ปิดท้าย

· ฉนวนแกนกลวง:มีโครงสร้างท่อตรงกลาง ทำให้ทำหน้าที่เป็นตัวเรือนหรือบุชชิ่งที่เป็นฉนวนสำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆ (เช่น รูปที่ 1-3)

Fig 1-3Composite Hollow Core Insulator

รูปที่ 1-3

คอมโพสิตฉนวนแกนกลวง

8. การใช้งานที่สำคัญ

สายส่งและจำหน่าย:

· ฉนวนกันสะเทือน:เป็นแกนหลักของเส้นจ่ายไฟฟ้าแรงสูง-

· ฉนวนโพสต์บรรทัด:ใช้กันอย่างแพร่หลายในเครือข่ายการจ่ายแรงดันไฟฟ้าปานกลาง-และทางเข้าสายสถานีย่อย

สถานีย่อยและลานสวิตช์:

· ฉนวนโพสต์สถานี:ส่วนประกอบสำคัญใน:

ปลดสวิตช์:การให้การสนับสนุนโครงสร้างและฉนวนสำหรับเบลดสวิตช์ (เช่น รูปที่ 1-2 แสดงสวิตช์ตัดการเชื่อมต่อแบบเฟรมที่ใช้เสาคอมโพสิตสำหรับรองรับบัส)

การสนับสนุนรถบัส:ฉนวนและรองรับแท่งบัส

รองรับเซอร์กิตเบรกเกอร์:จัดให้มีฉนวนสำหรับเสาเบรกเกอร์

· ฉนวนแกนกลวง:ทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบพื้นฐานของฉนวนในบูชคอมโพสิตสำหรับ:

หม้อแปลงไฟฟ้า:(บุชชิ่งแรงดันไฟสูง-และแรงดันต่ำ-)

สวิตช์เกียร์:(เซอร์กิตเบรกเกอร์, บูช GIS)

หม้อแปลงเครื่องมือ:(หม้อแปลงกระแสไฟฟ้า - CTs, หม้อแปลงแรงดันไฟฟ้า - VTs)

การยุติสายเคเบิล

อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (Lighting Arresters)

อุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆ:ทำหน้าที่เป็นตัวเรือนหรือบุชชิ่งฉนวนภายนอก(เช่น รูปที่ 1-4)

Fig 1-4The application of composite insulators in outdoor installations

รูปที่ 1-4

การประยุกต์ใช้ฉนวนคอมโพสิตในการติดตั้งกลางแจ้ง
(a) บูชแหวนคัดเกรดสำหรับหม้อแปลงหลัก (b) อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก;

(c) ชีวิตเบรกเกอร์ถังตาย (ง) หม้อแปลงกระแส (จ) หม้อแปลงแรงดันไฟฟ้า
(f) บูชแหวนคัดเกรดสำหรับหม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่าย (420/170kV)
(g) การสิ้นสุดสายเคเบิล (170kV)

อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากและตัวตัดการเชื่อมต่อ:ฉนวนคอมโพสิตเป็นส่วนสำคัญของตัวเรือนภายนอกของโพลีเมอร์สมัยใหม่-ที่ติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (เช่น รูปที่ 1-5) และใช้เป็นฉนวนสำหรับขั้วสวิตช์ตัดการเชื่อมต่อ

Fig 1-5 composite housings

รูปที่ 1-5

อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากสายส่ง 500kV สองชุดพร้อมตัวเรือนคอมโพสิต, ติดตั้งเป็นแบบแขวนบนเส้น (ดังรูปแขวนในภาพ)

สำหรับข้อมูลจำเพาะของผลิตภัณฑ์หรือคำปรึกษาด้านเทคนิค:inquiry@tcipower.com