Анализ влияния термоусадочной-трубки на распределение электрического поля в распределительном устройстве

В связи с постоянным расширением масштабов энергосистем и увеличением энергопотребления промышленного оборудования требования к надежности распределительных устройств высокого-напряжения в энергосистемах постоянно растут. Среди этих требований характеристики изоляции являются одним из важных факторов, влияющих на стабильную работу оборудования. В распределительных устройствах среднего- и высокого-напряжения шины обычно должны проходить через настенные вводы для обеспечения электрических соединений между шкафами. Отклонение положения шин, воздушные зазоры и конфигурация изоляционного материала напрямую влияют на распределение электрического поля. В последние годы в изоляционных конструкциях сборных шин широко используются термоусадочные изоляционные материалы, такие как термоусадочная трубка из полиолефина или изоляция втулок сборных шин, для повышения надежности изоляции и адаптации системы шин к окружающей среде.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В конструкциях распределительных устройств главные шины, ответвленные шины и соединительные шины обычно защищаются изолирующими втулками, распространенными формами которых являются шины с термоусадочными трубками или шины с твердой изоляцией. Эти изоляционные структуры не только улучшают прочность изоляции поверхности проводника, но также защищают металлический проводник от воздействия влаги из окружающей среды, загрязнений или электрических дуг. Однако при установке шин через настенные вводы ошибки монтажа или длительное-механическое воздействие могут привести к центрированию шины внутри ввода, что приведет к изменениям в распределении электрического поля. Поэтому анализ влияния положения шин и толщины изоляции на распределение электрического поля имеет решающее значение для повышения безопасности конструкции распределительного устройства.

 

В типичной конструкции распределительного устройства 12 кВ главная шина должна проходить через изолированные настенные вводы для обеспечения электрических соединений между шкафами. В шинах обычно используются медные шинные конструкции с изоляционными слоями на поверхности, такие как медные шины с ПВХ-изоляцией или конструкции термоусадочных шин. Когда шина расположена по центру внутри настенного ввода, распределение электрического поля в системе является относительно равномерным. Однако при горизонтальном или вертикальном смещении шины изменяется воздушный зазор между проводником и изоляционной конструкцией, что влияет на распределение напряженности электрического поля. Моделирование показывает, что при большом расстоянии между шиной и настенным вводом изменение положения шины мало влияет на максимальную напряженность электрического поля компонентов изоляции; однако по мере постепенного уменьшения зазора напряженность локального электрического поля существенно возрастает.

 

Когда шина не оснащена изолирующими втулками, максимальное электрическое поле обычно возникает в воздушной зоне вблизи края или закругленных углов медной шины. Когда шина приближается к проходному-вводу в стене, сужение воздушного зазора приводит к быстрому увеличению локальной напряженности электрического поля. Когда минимальное расстояние составляет менее 2 мм, напряженность электрического поля в воздушной зоне может превышать напряженность поля пробоя воздуха, увеличивая риск частичного разряда или пробоя изоляции. Поэтому в практических проектах обычно используются изолирующие конструкции, такие как изоляционные трубки для шин или изоляционные листы для шин, чтобы улучшить общий уровень изоляции системы и снизить концентрацию электрического поля.

 

При установке термоусадочных изолирующих манжет на поверхность шины распределение электрического поля меняется. Например, при использовании шин с термоусадочными рукавами или изолирующей трубки, изготовленной по индивидуальному заказу, изолирующий слой добавляет диэлектрический слой между проводником и воздухом, тем самым изменяя траекторию локального электрического поля. Результаты моделирования показывают, что при большом зазоре между шиной и сквозным-проходным вводом влияние термоусадочных-муфт разной толщины на максимальную напряженность электрического поля несущественно. Однако по мере приближения шины к вводу воздушная область остается местом наибольшей концентрации электрического поля, причем напряженность электрического поля существенно возрастает с уменьшением расстояния. Дальнейшие исследования влияния различной толщины изоляции показывают, что когда расстояние между шиной и вводом велико, электрическое поле системы в первую очередь определяется воздушным зазором, а изменения толщины ввода оказывают ограниченное влияние на максимальную напряженность электрического поля. Однако когда зазор между шиной и вводом составляет менее примерно 5 мм, толщина изоляции начинает существенно влиять на распределение электрического поля. В этом случае использование более толстой конструкции шины из термоусадочной трубки еще больше уменьшает воздушный зазор между проводником и вводом, потенциально увеличивая напряженность электрического поля в воздушной зоне и, таким образом, повышая риск частичного разряда.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При меньших воздушных зазорах максимальная напряженность электрического поля в воздушной зоне обычно быстро возрастает по мере уменьшения расстояния между шиной и вводом. В то же время более толстый изоляционный слой еще больше сжимает воздушное пространство, что приводит к более концентрированному локальному электрическому полю. Поэтому при проектировании изоляционных конструкций шин необходимо всесторонне учитывать баланс между толщиной изоляции и воздушным зазором. Соответствующие изоляционные конструкции, такие как изоляция гильз шин или шин с изоляцией из ПВХ, могут обеспечить безопасность изоляции, избегая при этом чрезмерного сжатия воздушного зазора.

 

Для проверки результатов моделирования были проведены сравнительные испытания различных конструкций с использованием экспериментов с частичными разрядами. Результаты экспериментов показывают, что по мере того, как шина постепенно приближается к проходному -вводу в стене, начальное напряжение частичного разряда системы значительно снижается, указывая на то, что локальная напряженность электрического поля достигла уровня, при котором возможен частичный разряд. В некоторых случаях, даже при наличии дополнительных изоляционных слоев, например, изолированной медной шины с термоусадочной трубкой, концентрация электрического поля все равно может возникать, если воздушный зазор слишком мал. Таким образом, правильный контроль положения установки шин остается решающей мерой для обеспечения безопасности изоляции.

 

Объединив анализ моделирования и экспериментальные результаты, можно сделать несколько ключевых выводов. Во-первых, когда расстояние между шиной и сквозным-проходным вводом превышает примерно 5 мм, изменения положения сборной шины оказывают относительно небольшое влияние на распределение электрического поля, а толщина изолирующего ввода также оказывает ограниченное влияние на максимальную напряженность электрического поля. Во-вторых, при зазоре между шиной и вводом менее 5 мм максимальная напряженность электрического поля в воздушной области существенно возрастает, причем чем толще слой изоляции, тем выше степень концентрации электрического поля в воздушной области. Наконец, в практических инженерных приложениях правильный контроль положения установки шин и конструкции изоляционной конструкции имеет решающее значение для предотвращения пробоя воздуха и повышения надежности изоляции оборудования. Эти принципы проектирования применимы не только к традиционным распределительным устройствам, но и к сильноточным соединительным конструкциям, таким как разъемы аккумуляторной батареи электромобиля, шины клемм аккумуляторной батареи электромобиля и шины клемм аккумуляторной батареи в электрических системах транспортных средств на новой энергии.

 

 

В области высоковольтных распределительных устройств, систем распределения электроэнергии и новых энергетических электрических соединений изоляционные конструкции шин оказывают существенное влияние на надежность системы. Наша компания специализируется на исследованиях, разработке и производстве высокоэффективных решений по изоляции шин, предлагая различные типы шин с изоляцией из термоусадочной трубки из полиэтилена, изоляционных трубок для шин,Термоусадочные втулкии изделия из изоляционных трубок для шин по индивидуальному заказу. Эти изоляционные компоненты широко используются в распределительных устройствах распределения электроэнергии, системах хранения энергии, новых системах подключения аккумуляторных батарей транспортных средств и промышленном энергетическом оборудовании, эффективно улучшая изоляционные характеристики и эксплуатационную безопасность шинных систем и обеспечивая стабильные гарантии высоконадежных силовых соединений.