これは、エンジニアや調達スペシャリストから常に聞かれる質問です。それは理にかなっています。リングメインユニットの断熱材は単なる充填材ではありません。これは開閉装置の信頼性、安全性、設置面積の根幹です。私は長年にわたり、断熱技術が劇的に進化するのを見てきましたが、それぞれのオプションには独自のトレードオフが伴います。これらのユニットの実際の内容と、それがなぜ重要なのかを詳しく見てみましょう。
1. 空気の断熱
最も伝統的なオプションから始めましょう。空気断熱 RMU は何十年も前から存在しており、今もなお強力であり続けているのには十分な理由があります。
断熱材としての空気の現実
これが空気の重要な点です。空気は無料でどこにでもあり、特別な取り扱いは必要ありません。しかし、よく引用される絶縁耐力の数値はどうでしょうか?割り引いて受け止めてください。実際の RMU 設計では、完全なギャップ全体で 3 kV/mm というきちんとした値に依存する必要はありません。現実世界の空気断熱は、空間距離、汚染レベル、湿度に完全に依存します。そのため、空気絶縁 RMU は物理的に大きくなり、安全な電気的クリアランスを維持するためのスペースが必要になります。
空気絶縁型 RMU が輝く場所
これらは、スペースが主な制約ではない屋内の産業用途に指定されていることが最も多いです。工場の変電所、商業ビルの主スイッチ室、または密度の低い地域にある公共配電ポイントを考えてください。メンテナンスは簡単で、ほとんどが目視検査であり、コンパートメントを清潔に保ちます。ガスの取り扱いや複雑なシーリングは必要ありません。ただの空気。
トレードオフは？サイズ。都会の狭い地下室や海上のプラットフォームで作業している場合、空気断熱材は頼りにならないかもしれません。
2. SF6ガス絶縁
これからは強打者に突入です。 SF6 絶縁 RMU は、コンパクトな開閉装置のあり方を完全に変えました。
SF6 の違い
スト6は単なる「より良い空気」ではありません。まったく別の獣です。圧力下での絶縁耐力により、相間および相とグランド間のクリアランスを大幅に削減できます。しかし、教科書では必ずしも強調されていないことがここにあります。SF6 の本当の魔法はその消弧機能にあります。負荷がかかって接点が離れると、SF6 は電子エネルギーを吸収した後、ほぼ瞬時に再結合します。このため、これらのユニットは非常にコンパクトでありながら、重大な故障エネルギーを処理できるのです。
部屋の中の象
スト6は単なる「より良い空気」ではありません。まったく別の獣です。圧力下での絶縁耐力により、相間および相とグランド間のクリアランスを大幅に削減できます。しかし、教科書では必ずしも強調されていないことがここにあります。SF6 の本当の魔法はその消弧機能にあります。負荷がかかって接点が離れると、SF6 は電子エネルギーを吸収した後、ほぼ瞬時に再結合します。このため、これらのユニットは非常にコンパクトでありながら、重大な故障エネルギーを処理できるのです。
とはいえ、設置面積が重要な高電圧アプリケーションでは、依然として SF6 が主流のテクノロジーです。これらは、都市中心部の変電所、スペースに制約のある工場、再生可能エネルギー収集システムなどで使用されています。高電圧開閉装置のオプションについて詳しく調べることができます。メタルクローズ開閉装置SF6 絶縁材を使用する場合があります。当社 Web サイトでご確認ください。
3. 固体絶縁
ここがイノベーションの興味深いところです。固体絶縁 RMU は、ガス状誘電体からの根本的な移行を表しています。
エポキシを超えて - 実際に使用されるもの
エポキシ樹脂は最も注目を集めており、確かに広く使用されています。しかし、最新の RMU のエンジニアリンググレードの材料は、単純な注型樹脂よりも洗練されています。ここで話しているのは、熱膨張を制御し、耐トラッキング性を向上させるシリカ充填剤を含む脂環式エポキシ システムについてです。これらの材料は導体の周りに真空鋳造され、空隙のないモノリシック絶縁システムを作成します。空隙は部分放電を意味し、部分放電は故障を意味するためです。
シリコーンゴム - 柔軟なオプション
シリコーンゴムはエポキシにはできない弾力性をもたらします。熱サイクルや振動が懸念される RMU では、シリコンゴム絶縁体が亀裂を生じさせることなく動きに対応します。また、疎水性も維持します。つまり、表面に導電性フィルムを形成するのではなく、水が玉になって転がり落ちます。
実用的な利点
固体絶縁により、ガス監視が完全に不要になります。漏れや圧力チェックはなく、温室効果ガスの心配もありません。また、充電部がカプセル化されているため、塩水噴霧、ほこり、湿気などの汚染に対する耐性も本質的に優れています。海岸沿いの施設や汚染された産業環境にとって、これは大きな信頼性の勝利となります。
4. 複合絶縁体
ここで線がぼやけます。最新の RMU のほとんどは、単一の絶縁タイプに依存しません。
コンポジットの実際の見た目
典型的なガス絶縁 RMU を考えてみましょう。一次絶縁体は SF6 である可能性がありますが、ガスコンパートメントの内部にはエポキシ樹脂絶縁体が導体をサポートし、位置を維持していることがわかります。これらの絶縁体は、ガスと同じ電気的ストレスに加えて、スイッチング時や障害状態時の機械的負荷にも耐える必要があります。
空気絶縁ユニットでは、相間または充電部と接地の間にポリエステルまたはエポキシのガラス繊維バリアが使用されていることがよくあります。これらにより、安全性を維持しながらクリアランスを減らすことができます。空気が一次絶縁を提供しますが、固体バリアが直接的なアーク経路を防ぎます。
なぜ材料を混ぜるのか?
それは強みを活かすことです。ガスまたは空気は、長距離にわたってバルク断熱を処理します。固体材料は、機械的サポート、バリア保護、界面での応力制御を提供します。適切に組み合わせれば、サイズ、コスト、信頼性を同時に最適化できます。
5. 実際に選択を促すもの
RMU を指定する顧客と協力するとき、絶縁の決定が 1 つの要素に帰着することはほとんどありません。実際に議論する内容は次のとおりです。
電圧クラスは単純ではない
はい、電圧が高くなると、より優れた誘電性能が必要になります。ただし、同じ電圧クラス内であれば、シンプルさのために空気、コンパクトさのために SF6、または環境への準拠のために固体を選択する場合があります。アプリケーションによって優先順位が決まります。
環境微積分
SF6 は技術的には優れていますが、規制の方向性は明確です。プロジェクトの寿命が 30 年である場合、SF6 は 2050 年になっても受け入れられるでしょうか?私のクライアントの多くは、設備の将来性を確保するために、先手を打って固体または代替ガス技術 (フルオロニトリルやフルオロケトン混合物など) に移行しています。
総所有コスト
空気断熱ユニットは初期コストが低くなりますが、設置面積は大きくなります。 SF6 ユニットは初期費用が高くなりますが、不動産を節約できます。固体絶縁ユニットにより、ライフサイクル全体にわたってガス管理コストが不要になります。私は常にお客様に、購入価格だけでなく、20 年間のコストをモデル化するようお願いしています。
私がお客様に伝えること
スペースに余裕のある制御された屋内環境に設置する場合、空気断熱は完全に実行可能であり、費用対効果が高くなります。
都市部の変電所に詰め込んだり、コンパクトなスペースで高い障害レベルに対処したりする場合は、現時点では SF6 (またはその新たな代替手段) が依然として実用的な選択肢です。
敏感な環境や沿岸地域にいる場合、または持続可能性が義務付けられている場合は、固体断熱材を真剣に検討する価値があります。技術は成熟しており、信頼性は証明されています。
結論
リングメインユニットの絶縁材料の選択は、電圧レベル、環境条件、コスト、安全性などのさまざまな要因によって決まります。空気、SF6 ガス、固体断熱材、複合断熱材にはそれぞれ独自の特性と用途があります。 RMU のサプライヤーとして、当社はお客様の特定のニーズに基づいて最高の断熱ソリューションを提供することに尽力しています。
リングメインユニットをご検討中で、断熱オプションについてさらに詳しくご相談したい場合は、詳細なご相談を承りますので、お気軽にお問い合わせください。当社の専門家チームは、プロジェクトに最適な断熱材と RMU 設計の選択をお手伝いします。
参考文献
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IEC 62271-201、高電圧開閉装置および制御装置 – パート 201: 1 kV を超え 52 kV までの定格電圧用の AC 絶縁密閉開閉装置および制御装置。
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CIGRE 技術パンフレット 589、「52 kV を超える定格電圧用のガス絶縁開閉装置 (GIS) のアプリケーションに関するユーザー ガイド」。
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「中電圧開閉装置の固体絶縁」、IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation、Vol. 27、第 3 号、2020 年 6 月。
