La struttura di isolamento dei quadri ad alta- tensione può essere suddivisa in isolamento all'interno dello spazio dell'armadio e isolamento dei componenti interni, a seconda della loro posizione.
L'isolamento più comune all'interno dello spazio dell'armadio è l'aria, il che significa che l'aria viene utilizzata come mezzo isolante sia per le parti sotto tensione che per la terra e tra le fasi. Poiché la distanza di isolamento tra le fasi in un quadro riempito di gas-è significativamente ridotta, le dimensioni del quadro sono significativamente ridotte. Pertanto, rispetto ai quadri isolati in aria-, l'isolamento all'interno dello spazio dell'armadio offre vantaggi quali immunità ambientale, dimensioni compatte, elevata affidabilità, migliore sicurezza dell'operatore e circuiti primari-esenti da manutenzione, migliorando così la sicurezza e l'affidabilità. Tuttavia, lo svantaggio è che l’uso del gas SF6 può causare problemi ambientali.
L'isolamento dei componenti interni coinvolge principalmente materiali isolanti solidi costituiti da ceramica, plastica, gomma, vetro e altri materiali. Ad esempio, gli interruttori automatici in vuoto, componenti chiave dei quadri, utilizzano camere di estinzione dell'arco in vetro o ceramica. I componenti isolanti degli interruttori automatici sottovuoto sono comunemente realizzati in stampaggio a compressione fenolica rinforzata con fibra di vetro 4330 per l'isolamento elettrico. Tuttavia, questo materiale ha una scarsa resistenza all'invecchiamento e all'umidità e la sua forza isolante diminuisce durante l'uso. Pertanto, lo stampaggio a compressione di poliestere insaturo rinforzato con fibra di vetro (SMC e DMC) viene ora utilizzato per aumentare la distanza di dispersione e migliorare le prestazioni di isolamento. Con lo sviluppo della scienza e della tecnologia, le plastiche speciali stanno diventando sempre più il principale materiale isolante solido nei quadri di media-tensione.
Per sfruttare appieno i vantaggi dei diversi materiali isolanti, è nata una tecnologia che combina diversi metodi di isolamento in un unico tipo di isolamento, la cosiddetta tecnologia di isolamento composito. Ne esistono principalmente tre tipologie:
(1) Tecnologia di isolamento composito con isolamento in aria come corpo principale. Questa tecnologia utilizza l'isolamento dell'aria come corpo principale e posiziona partizioni isolanti solide come la resina epossidica sul percorso di scarico per ridurre l'intervallo minimo di scarico. Le applicazioni tipiche includono: applicazione di manicotti isolanti termorestringenti sulle sbarre collettrici, applicazione di resina epossidica sui contatti, ecc. Il principio di questa tecnologia è che la partizione isolante solida ha la funzione di impedire la scarica. Applicando una carica con la stessa polarità della tensione sulla superficie della partizione è possibile migliorare il campo elettrico e ottenere una tensione di tenuta 1,5 volte quella dell'isolamento in aria.
(2) Tecnologia di isolamento composito con isolamento in gas come corpo principale. L'isolamento composito nel gas SF6 a bassa-pressione prossima alla pressione atmosferica è lo stesso dell'isolamento in gas. L'inserimento di partizioni isolanti solide nel percorso di scarica può migliorare il campo elettrico e aumentare la tensione di tenuta. L'unica differenza è che l'effetto di partizione nel gas SE6 è correlato alla forma della partizione. Il quadro di media-tensione può ridurre il volume dell'apparecchiatura a 1/3 del quadro in aria combinando il gas SF6 e l'isolamento solido.
(3) Tecnologia di isolamento composito sotto vuoto solido-gas-. La caratteristica di questa tecnologia è che un elemento isolante solido fuso con uno strato di messa a terra superficiale viene utilizzato come contenitore esterno chiuso, un'ampolla sotto vuoto viene posizionata all'interno del contenitore e lo spazio rimanente del contenitore viene riempito con gas SF6. In questo modo il volume del quadro elettrico può essere ridotto a 1/3 di quello dell'isolamento in aria pura.
Quindi, come migliorare il livello di isolamento dei quadri ad alta-tensione?Le misure sono principalmente le seguenti:
(1) Assicurarsi che il traferro d'aria pura soddisfi i requisiti. Per i quadri da 10 kV con isolamento in aria, il traferro minimo tra le fasi e verso terra non deve essere inferiore a 125 mm; l'intercapedine d'aria tra il conduttore e il divisorio isolante non deve essere inferiore a 30 mm.
(2) Configurare in modo ragionevole la distanza superficiale dell'isolamento esterno. La necessaria distanza superficiale della porcellana è la base affinché la porcellana prevenga il flashover dell'inquinamento. La distanza superficiale dell'isolamento esterno deve essere opportunamente configurata in base alle condizioni di inquinamento della zona. Per i quadri per interni che funzionano in condizioni ambientali di condensa e inquinamento grave (inquinamento di livello II per apparecchiature interne), la distanza minima nominale di isolamento superficiale è di 18 mm/kV per i materiali in porcellana e di 20 mm/kV per i materiali organici.
(3) Selezionare componenti con buone proprietà isolanti. Dovrebbero essere selezionati componenti con buone proprietà di isolamento, in particolare trasformatori di tensione. Le loro caratteristiche volt-ampere devono soddisfare il requisito di assenza di saturazione significativa della tensione di linea. In termini di metodo di connessione, è meglio non collegare trasformatori di tensione di fase uno o due tra la linea di fase e terra per garantire la simmetria dell'impedenza trifase-a terra ed evitare spostamento o risonanza del punto neutro.
(4) Utilizzare divisori isolanti interfase Per i quadri di tipo a carrello-, se la distanza interfase non è in grado di soddisfare i requisiti di isolamento, la soluzione può essere l'installazione di divisori isolanti interfase. Le partizioni isolanti utilizzate devono essere partizioni isolanti adesive integrali e i loro materiali sono: ① Pannello in tessuto di vetro laminato con resina epossidica realizzato mediante riscaldamento e indurimento elettrici; ② Pannello in plastica rinforzata con fibra di vetro in poliestere insaturo DMC e SMC.
(5) Eseguire la sigillatura dell'isolamento Eseguire la sigillatura dell'isolamento tra le celle sbarre di ciascun quadro. Una volta che si verifica un incidente in un quadro, l'incidente può essere confinato all'armadio incidenti, riducendo così al minimo la perdita. In secondo luogo, anche la sigillatura e l'isolamento dei vari locali del quadro rappresentano una misura efficace per limitare la portata dell'incidente. Per la sbarra collettrice è possibile utilizzare un set di tubi isolanti termorestringenti-ritardanti di fiamma-. È inoltre necessario utilizzare pannelli isolanti o manicotti isolanti resistenti all'arco-e ignifughi-per sigillare i compartimenti delle sbarre collettrici degli armadi adiacenti per prevenire il verificarsi di incidenti di tipo "incendio che brucia il campo". Il fondo dell'armadio deve essere sigillato ermeticamente per impedire l'ingresso di piccoli animali e per evitare che l'umidità proveniente dalla trincea dei cavi possa invadere e causare incidenti a terra o cortocircuiti interfase. Il contatto statico isolante primario dell'armadio del carrello deve essere coperto con una copertura isolante. Quando il carrello esce dal quadro elettrico, è necessario utilizzare un deflettore isolante per separare la parte sotto tensione del contatto statico dal vano del carrello per evitare che il personale di manutenzione subisca accidentalmente una scossa elettrica. È possibile utilizzare anche una tenda isolante, ma dopo aver spinto l'interruttore del carrello in posizione di funzionamento, il traferro tra la parte sotto tensione e il bordo della presa deve essere maggiore di 30 mm. Tuttavia, ciò riduce il grado di tenuta tra gli scomparti.
(6) Fare pieno uso di materiali isolanti. Per le partizioni isolanti, è necessario selezionare materiali isolanti con buone prestazioni di isolamento, non-infiammabili o ritardanti di fiamma-e con bassa igroscopicità. L'aggiunta di guaine termorestringenti-ignifughe alle sbarre collettrici e ad altri conduttori esposti nel quadro elettrico può migliorare il livello di isolamento dei relativi traferri. Inoltre, l'uso di silicone RTV mono-componente, l'installazione di gonne per l'arrampicata e la verniciatura delle sbarre collettrici con vernice siliconica isolante ad alta tensione-ritardante di fiamma e termicamente conduttiva-sono altre misure efficaci per migliorare il livello di isolamento del quadro elettrico.
(7) Gestire e migliorare l'ambiente operativo. La gestione e il miglioramento dell'ambiente operativo sono di grande importanza per il funzionamento sicuro del quadro. Le apparecchiature delle sottostazioni dovrebbero rispettare il principio della "pulizia ogni volta che vengono fermate". I locali di commutazione con elevata umidità possono adottare misure come il riscaldamento e l'installazione di deumidificatori per migliorare l'ambiente operativo delle apparecchiature di commutazione.
