Ứng dụng và kỹ thuật cơ bản về nhiệt{0}}Vật liệu co ngót để bảo vệ cách điện thanh cái trong trạm biến áp

Khi thiết bị điện trong trạm biến áp phát triển theo hướng điện áp cao hơn, công suất lớn hơn và thiết kế nhỏ gọn hơn, việc bảo vệ cách điện của thanh cái, điểm kết nối và các dây dẫn hở khác ngày càng thu hút được sự chú ý. Trong môi trường hoạt động thực tế, các yếu tố như độ ẩm, sự ngưng tụ, phun muối, ô nhiễm công nghiệp, sự tích tụ băng và sự xâm nhập của động vật nhỏ có thể làm tổn hại đến khả năng chịu đựng của khe hở điện và bề mặt cách điện, do đó làm tăng nguy cơ phóng điện ô nhiễm, phóng điện bề mặt, đoản mạch pha-sang-pha và ăn mòn thiết bị. Đối với các trạm biến áp có thời gian sử dụng lâu dài và thiết bị đóng cắt có không gian hạn chế, việc áp dụng-vật liệu co nhiệt-mang lại hiệu suất cách nhiệt ổn định-để bảo vệ dây dẫn hở là phương pháp kỹ thuật phổ biến nhằm cải thiện môi trường vận hành của thiết bị.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Vật liệu cách nhiệt co ngót-là các polyme được đặc trưng bởi đặc tính-bộ nhớ hình dạng. Trong quá trình sản xuất, cấu trúc phân tử bên trong của chúng thường được sửa đổi thông qua liên kết ngang-bức xạ hoặc hóa học, cho phép vật liệu giữ lại các kích thước cụ thể sau khi giãn nở, đông kết và làm mát. Sau đó, khi tiếp xúc với nhiệt ở nhiệt độ xác định, cấu trúc liên kết chéo-bên trong sẽ kích hoạt hiệu ứng phục hồi, khiến vật liệu co lại về kích thước ban đầu. Tận dụng đặc tính này, ống hoặc băng co nhiệt-có thể được áp dụng cho thanh cái, dây dẫn và điểm kết nối; Sau đó, việc gia nhiệt có kiểm soát sẽ làm cho vật liệu tạo thành một lớp cách nhiệt vừa khít với bộ phận được bảo vệ.

 

Trong các ứng dụng trạm biến áp, chức năng chính của vật liệu co nhiệt-không phải là làm thay đổi độ dẫn điện của thanh cái mà là thiết lập một lớp bảo vệ cách điện liên tục xung quanh dây dẫn. Tùy thuộc vào cấu hình thiết bị và điều kiện lắp đặt, có thể sử dụng nhiều dạng khác nhau, chẳng hạn như ống thanh cái co nhiệt-, băng cách điện co nhiệt-, tấm che cách điện và cấu trúc tăng cường đường rò-. Đối với các đoạn thẳng của thanh cái lộ ra ngoài, các sản phẩm ống có cấu trúc nguyên vẹn và vẻ ngoài gọn gàng; đối với các thanh cái đã được lắp đặt sẵn và khó tháo rời, băng-co ngót nhiệt cho phép-xử lý cách nhiệt tại chỗ bằng cách quấn; và đối với các mối nối thanh cái, các góc và các khu vực nối có hình dạng không đều phải lựa chọn phương pháp bảo vệ phù hợp dựa trên hình dạng kết cấu cụ thể.

 

Từ góc độ thiết kế điện, việc sử dụng vật liệu co nhiệt-sẽ giảm thiểu rủi ro liên quan đến việc để dây dẫn trực tiếp ra môi trường bên ngoài. Ví dụ, trong tủ thiết bị đóng cắt, việc cách nhiệt các thanh cái giúp giảm khả năng tiếp xúc trực tiếp giữa dây dẫn và vật lạ. Trong các thiết bị nhỏ gọn, việc bảo vệ cách điện thích hợp có thể tạo điều kiện thuận lợi cho việc tối ưu hóa khe hở điện. Tuy nhiên, việc áp dụng ống bọc cách điện không chỉ đơn giản là giảm không giới hạn khoảng cách pha-đến-pha; thiết kế thực tế yêu cầu xác minh toàn diện dựa trên mức điện áp của hệ thống, đặc tính vật liệu cách điện, khoảng cách đường rò, mức độ ô nhiễm và các tiêu chuẩn liên quan.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Khi kết hợp vật liệu co nhiệt-với thanh cái bằng đồng, phải xem xét các yếu tố như tình trạng bề mặt dây dẫn và yêu cầu về chu kỳ nhiệt. Mặc dù thanh cái bằng đồng có khả năng dẫn điện và nhiệt tuyệt vời nhưng bề mặt của chúng dễ bị oxy hóa hoặc ăn mòn khi tiếp xúc với độ ẩm, phun muối hoặc khí ăn mòn trong thời gian dài. Đối với các kết nối thanh cái đồng tùy chỉnh có ống co nhiệt-dành cho hoạt động ngoài trời-lâu dài, cần đặc biệt chú ý đến độ bám dính giữa lớp cách điện và dây dẫn đồng, tính toàn vẹn của lớp bịt kín cuối- và độ ổn định của giao diện sau chu kỳ nhiệt kéo dài.

 

Chức năng chính của cách nhiệt thanh cái là giảm thiểu tác động của các yếu tố môi trường lên thiết bị điện. Ở các vùng ven biển, muối trong không khí có xu hướng tích tụ trên bề mặt cách điện và gần dây dẫn, tạo ra lớp ô nhiễm dẫn điện; trong các khu công nghiệp, khí axit hoặc kiềm và các chất dạng hạt có thể đẩy nhanh quá trình ăn mòn bề mặt kim loại. Sự tiếp xúc kéo dài của dây dẫn có thể dẫn đến sự tích tụ các chất gây ô nhiễm, có khả năng hình thành các đường dẫn điện cục bộ. Do đó, các ứng dụng sử dụng vật liệu cách nhiệt co ngót-trên thanh cái đồng đòi hỏi phải cân nhắc cân bằng giữa khả năng cách điện, khả năng chống chịu môi trường và độ ổn định cơ học-lâu dài.

 

Vật liệu co nhiệt-cũng có thể được áp dụng ở những khu vực trạm biến áp dễ bị ngưng tụ. Sự ngưng tụ có thể hình thành trên bề mặt của dây dẫn và các bộ phận cách điện khi độ ẩm cao và nhiệt độ thiết bị dao động. Màng nước tạo thành làm thay đổi đáng kể đường phân bố và rò rỉ điện trường trên bề mặt cách điện, tạo ra các điều kiện-đặc biệt là trong môi trường ô nhiễm-có thể gây ra hiện tượng phóng điện bề mặt. Mặc dù lớp cách nhiệt co ngót-liên tục làm giảm sự tiếp xúc trực tiếp của hơi ẩm với các dây dẫn bị hở, nhưng môi trường có độ ẩm-cao vẫn cần có các biện pháp kiểm soát có hệ thống, bao gồm bịt ​​kín thiết bị, thông gió, sưởi ấm/khử ẩm và thiết kế cấu trúc cách nhiệt được tối ưu hóa.

 

Đối với thiết bị ngoài trời, sự tích tụ băng cũng có thể làm thay đổi đặc tính điện của cấu trúc cách nhiệt. Tác động kết hợp của các lớp băng, màng nước tan và chất gây ô nhiễm có thể làm thay đổi đường rò hiệu quả trên các bề mặt chất cách điện. Do đó, đối với các thiết bị cần tăng cường khả năng bảo vệ cách nhiệt bề mặt, có thể sử dụng kết hợp-vật liệu co nhiệt và cấu trúc cách nhiệt phụ để cải thiện độ tin cậy khi vận hành. Khi sử dụng thanh cái bằng đồng cách nhiệt-ống co ngót-, khả năng chống chịu thời tiết, chống tia cực tím và hiệu suất nhiệt độ-thấp của vật liệu phải được xác minh dựa trên môi trường lắp đặt; không nên đưa ra đánh giá chỉ dựa trên dữ liệu cách nhiệt áp dụng cho các điều kiện vận hành trong nhà.

 

Thiết kế của lớp cách nhiệt co-cũng phải tính đến nhiệt độ hoạt động của thanh cái. Thanh cái tạo ra nhiệt Joule khi mang dòng điện định mức và mức tăng nhiệt độ dẫn đến phụ thuộc vào các yếu tố như diện tích mặt cắt ngang của dây dẫn, điện trở suất của vật liệu, nhiệt độ môi trường và điều kiện tản nhiệt.

 

Việc thêm lớp cách nhiệt sẽ làm thay đổi đường trao đổi nhiệt của thiết bị; do đó, người ta không thể đơn giản cho rằng “đóng gói bằng vật liệu cách nhiệt chắc chắn sẽ làm giảm khả năng tản nhiệt” hoặc “sẽ không có tác động đến việc tăng nhiệt độ”. Trong thực hành kỹ thuật thực tế, việc xác minh phải được tiến hành thông qua tính toán nhiệt, thử nghiệm độ tăng nhiệt độ hoặc-đo nhiệt độ tại chỗ. Đối với các cấu trúc kết nối điện năng lượng mới-chẳng hạn như thanh cái pin đồng phẳng có-ống co nhiệt-phải đặc biệt chú ý đến chu kỳ nhiệt do hoạt động dòng điện-cao liên tục, tải theo chu kỳ cũng như sạc và xả thường xuyên.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Hiệu suất-chống cháy của vật liệu co nhiệt-là một yếu tố quan trọng khác trong việc lựa chọn các thành phần thiết bị điện. Nếu vật liệu cách điện tiếp xúc với tình trạng quá nhiệt cục bộ, hồ quang hoặc các nguồn nhiệt khác, thì đặc tính cháy của chúng sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến mức độ lan truyền lỗi thiết bị có thể xảy ra. Do đó, khi sử dụng các cấu trúc như thanh cái vuông phẳng bằng đồng có ống co nhiệt PVC-trong thiết bị điện, điều cần thiết là phải xác minh mức độ chống cháy-của lớp cách nhiệt, phạm vi chịu nhiệt và sự tuân thủ các yêu cầu cụ thể về an toàn cháy nổ của thiết bị. Đối với thiết bị đóng cắt kèm theo, các yếu tố bổ sung như tạo khói, nhỏ giọt trong quá trình đốt cháy và-lão hóa do nhiệt lâu dài cũng phải được xem xét toàn diện.

 

Khả năng chống lão hóa của vật liệu cũng quyết định tuổi thọ sử dụng thực tế của hệ thống bảo vệ cách điện. Sau khi tiếp xúc kéo dài với các tác động kết hợp của nhiệt độ, điện trường, bức xạ UV, độ ẩm và ứng suất cơ học, vật liệu co nhiệt-có thể bị cứng lại, nứt, đổi màu, giảm hiệu suất co ngót hoặc phân tách bề mặt. Do đó, tiêu chí lựa chọn không nên chỉ tập trung vào độ bền điện môi ban đầu mà còn phải xem xét những thay đổi về hiệu suất do-lão hóa nhiệt lâu dài, lão hóa nhiệt ẩm, lão hóa môi trường và lão hóa điện. Đối với các thanh cái bằng đồng có lớp cách nhiệt-co ngót nhằm mục đích vận hành-lâu dài, cần thiết lập các quy trình xác nhận vật liệu và lịch trình bảo trì phù hợp dựa trên tuổi thọ sử dụng dự kiến ​​của thiết bị.

 

Chất lượng lắp đặt vật liệu co nhiệt cũng ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất cuối cùng của hệ thống cách nhiệt. Nhiệt độ gia nhiệt quá thấp có thể dẫn đến độ co rút của vật liệu không đủ, tạo ra những khoảng trống cục bộ giữa dây dẫn và lớp cách điện; ngược lại, nhiệt độ quá cao có thể gây ra hiện tượng quá nhiệt bề mặt, hư hỏng cục bộ hoặc thậm chí làm thay đổi tính chất của vật liệu. Do đó, trong quá trình lắp đặt, nhiệt độ nguồn nhiệt, khoảng cách gia nhiệt và tốc độ di chuyển phải được kiểm soát theo thông số kỹ thuật của vật liệu để đảm bảo quá trình co rút đồng đều xuyên suốt.

 

Phải đặc biệt chú ý đến các đầu và góc trong quá trình lắp đặt ống co nhiệt. Mặc dù độ co đồng đều tương đối dễ đạt được trên các đoạn thẳng, nhưng các khu vực như chỗ uốn cong của thanh cái, mối nối bắt vít và hình dạng không đều dễ bị vật liệu bó lại hoặc co ngót không hoàn toàn. Việc xử lý các đầu không đúng cách có thể tạo điều kiện cho hơi ẩm và chất gây ô nhiễm xâm nhập vào mép của lớp cách nhiệt, gây ra-rủi ro vận hành lâu dài. Do đó, các phương pháp bịt kín cuối, chuyển tiếp cách nhiệt và cố định cơ học phải được xác định rõ ràng trong kế hoạch lắp đặt.

 

Các mối nối thanh cái là khu vực quan trọng để bảo vệ cách điện. Bởi vì các mối nối này tạo điều kiện thuận lợi cho cả kết nối cơ học và truyền dòng điện nên chúng thường có bu lông, vòng đệm và bề mặt tiếp xúc, dẫn đến kết cấu phức tạp hơn các phần thanh cái thẳng. Khi bọc các mối nối bằng vật liệu co nhiệt-, phải cẩn thận để tránh ảnh hưởng đến độ kín của kết nối, điện trở tiếp xúc hoặc khả năng bảo trì trong tương lai. Đối với các kết nối yêu cầu tháo rời định kỳ, kết cấu bảo vệ cách điện có thể bảo trì được ưu tiên hơn là bịt kín hoàn toàn và cố định toàn bộ khu vực.

 

Đối với các sản phẩm kết nối điện, vật liệu dây dẫn và cách xử lý bề mặt cũng ảnh hưởng đến tính phù hợp của sơ đồ bảo vệ chống co nhiệt-. Ví dụ, trong khi các thanh cái bằng đồng nguyên chất có độ dẫn điện tuyệt vời thì trạng thái oxy hóa, độ sạch và độ nhám của bề mặt đồng lại ảnh hưởng đến mức độ bám dính của vật liệu cách nhiệt. Nếu dây dẫn có các phương pháp xử lý bề mặt như mạ thiếc hoặc niken thì phải xác minh khả năng tương thích giữa lớp mạ và vật liệu co nhiệt-và phải đánh giá nguy cơ bong tróc bề mặt sau chu trình nhiệt.

 

Trong các hệ thống năng lượng mới, việc áp dụng thanh cái cách điện co nhiệt-đã mở rộng ra ngoài các trạm biến áp truyền thống để bao gồm xe điện, hệ thống lưu trữ năng lượng, cơ sở hạ tầng sạc và điện tử công suất. Thiết bị năng lượng mới có đặc điểm là dòng điện cao, mật độ năng lượng cao và thiết kế nhỏ gọn; do đó, các đầu nối dẫn điện không chỉ phải đáp ứng các yêu cầu mang-dòng điện mà còn phải giải quyết vấn đề cách điện, ngăn ngừa đoản mạch-, lắp đặt cơ khí và tận dụng không gian. Do đó,-các cụm cách nhiệt-dây dẫn chẳng hạn như thanh cái bằng đồng có ống co nhiệt-mạ nhiệt-thiếc-cung cấp khả năng thích ứng tuyệt vời cho các thiết kế kết nối điện trong các ứng dụng năng lượng mới.

 

Trong xe điện và hệ thống lưu trữ năng lượng, thanh cái thường phải tạo điều kiện thuận lợi cho việc truyền tải điện giữa pin, tụ điện, bộ biến tần và các bộ phận-điện áp cao khác trong không gian hạn chế. So với các thanh cái bằng đồng trần, những thanh cái có lớp co nhiệt-cách điện giúp giảm nguy cơ vô tình tiếp xúc giữa các dây dẫn hoặc giữa dây dẫn và vỏ kim loại, đồng thời cho phép bố trí có cấu trúc phù hợp với không gian bên trong của thiết bị. Khi sử dụng đầu nối thanh cái bằng đồng có ống co nhiệt-cách điện, các thiết kế kỹ thuật phải đánh giá toàn diện các yếu tố như cấu trúc đầu cuối, hướng lắp đặt, bán kính uốn tối thiểu và khe hở cách điện.

 

Trong-hệ thống điện cao áp của phương tiện sử dụng năng lượng mới, thanh cái thường tạo thành các kết nối chặt chẽ với các bộ phận như tụ điện dạng màng, công tắc tơ, cầu chì và mô-đun pin. Các hệ thống này đặt ra các yêu cầu nghiêm ngặt về độ hở điện, khả năng chịu được điện áp và quản lý nhiệt; do đó, việc lựa chọn lớp cách điện không thể chỉ dựa vào hình thức bên ngoài hoặc trải nghiệm với các ứng dụng điện áp thấp{2}}thông thường. Tất cả các thông số như độ bền điện môi của vật liệu, nhiệt độ vận hành, khả năng chống cháy, khả năng kháng hóa chất và độ ổn định điện lâu dài- đều phải được đưa vào quy trình xác thực kỹ thuật.

 

Từ góc độ bảo trì, bảo vệ cách nhiệt co-làm giảm khả năng nhiễm bẩn bên ngoài ảnh hưởng đến dây dẫn hở nhưng không loại bỏ nhu cầu kiểm tra thiết bị. Nhân viên vận hành và bảo trì vẫn phải thường xuyên kiểm tra bề mặt cách nhiệt xem có bất thường như vết nứt, lão hóa, đổi màu, phồng, bong tróc hoặc bong tróc cạnh hay không. Đối với các thanh cái chịu dòng điện ngắn mạch, quá tải hoặc sốc nhiệt nghiêm trọng, cần đặc biệt chú ý kiểm tra hư hỏng do nhiệt bên dưới lớp cách điện và tại các điểm nối dây dẫn.

 

Khoảng cách đường rò và độ hở điện là hai khái niệm riêng biệt cần được phân biệt rõ ràng khi áp dụng vật liệu co nhiệt. Khe hở điện đề cập đến khoảng cách ngắn nhất trong không khí giữa các dây dẫn có điện thế khác nhau, trong khi khoảng cách đường rò là đường đi ngắn nhất dọc theo bề mặt của vật liệu cách điện.

 

Mặc dù vật liệu co nhiệt-làm thay đổi trạng thái tiếp xúc của dây dẫn và cấu trúc bề mặt của vật liệu cách nhiệt nhưng hiệu suất cách điện thực tế của chúng phụ thuộc vào độ dày vật liệu, tình trạng bề mặt, mức độ ô nhiễm và thiết kế kết cấu. Đối với thiết bị-điện áp cao, việc chỉ tăng độ dày của lớp co nhiệt-không thể thay thế cho thiết kế phối hợp cách nhiệt toàn diện. Khi chọn vật liệu co nhiệt-cho môi trường chuyên dụng, phải tính đến việc phân loại môi trường.

 

Ví dụ: thiết bị ở khu vực ven biển cần tập trung vào điều kiện phun muối và điều kiện{0}}nóng ẩm; khu công nghiệp cần quan tâm đến khí ăn mòn; vùng lạnh yêu cầu-tính linh hoạt ở nhiệt độ thấp và hiệu suất co ngót-do nhiệt; và thiết bị ngoài trời yêu cầu khả năng chống bức xạ tia cực tím và khả năng chịu đựng-thời tiết lâu dài. Công thức và cấu trúc vật liệu cách nhiệt phải được điều chỉnh phù hợp với điều kiện vận hành cụ thể của từng tình huống ứng dụng.

 

Khi xu hướng thu nhỏ và mật độ năng lượng cao trong thiết bị điện tiếp tục, giá trị của lớp bảo vệ-cách nhiệt co ngót sẽ mở rộng ra ngoài việc trang bị thêm trạm biến áp truyền thống vào các lĩnh vực như phương tiện sử dụng năng lượng mới, lưu trữ năng lượng, điện tử công suất, vận chuyển đường sắt và phân phối điện công nghiệp. Công nghệ cách nhiệt co ngót-trong tương lai sẽ chú trọng nhiều hơn đến xếp hạng nhiệt độ, khả năng chống cháy, khả năng chống hồ quang, độ ổn định môi trường và quy trình lắp đặt tự động, đồng thời phát triển từ bảo vệ cách nhiệt đơn giản sang các thiết kế tích hợp kết hợp dẫn điện, cách nhiệt, cố định cơ học và tích hợp hệ thống.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Nhìn chung, vật liệu co nhiệt-cung cấp giải pháp cách nhiệt linh hoạt cho các thanh cái trần và điểm kết nối điện. Giá trị kỹ thuật của chúng chủ yếu nằm ở việc giảm thiểu rủi ro về điện liên quan đến ô nhiễm môi trường, tiếp xúc với động vật nhỏ, ngưng tụ và tiếp xúc ngẫu nhiên, đồng thời mang lại sự linh hoạt trong thiết kế hơn cho cấu trúc cách nhiệt của thiết bị điện nhỏ gọn. Việc lựa chọn vật liệu phải dựa trên điện áp hệ thống, nhiệt độ vận hành, khả năng mang dòng-, cấp cách điện, điều kiện môi trường và yêu cầu bảo trì; độ tin cậy hoạt động lâu dài-phải được đảm bảo thông qua việc lắp đặt được tiêu chuẩn hóa và xác minh cần thiết về hiệu suất điện và nhiệt.

 

Đối với các dự án kết nối điện yêu cầu tuân thủ đồng thời các tiêu chuẩn về độ dẫn điện, cách điện, kích thước phù hợp và sản xuất hàng loạt, giai đoạn mua sắm kỹ thuật nên ưu tiên xác minh các thông số kỹ thuật của đồng, xử lý bề mặt,Thanh cái bằng đồng có ống co nhiệt cách nhiệtđặc tính vật liệu, độ dày cách điện và cấu hình đầu cuối, cùng với việc xác nhận nguyên mẫu trong điều kiện vận hành thực tế.