Kako odabrati materijal za izolaciju sabirnica: epoksidnu smolu, EPDM ili PTFE za 35 kV?

Sabirnica koja je prošla svoj rutinski tvornički test još uvijek može biti neuspješna u radu ako je izolacijska smjesa usklađena s pogrešnom snagom. Temperatura je najjasniji primjer: odljevak predviđen za kontinuiranu temperaturu od 130 °C očvrsnut će i popucati u čeličani, dok ista sabirnica desetljećima udobno stoji u trafostanici. Odabir izolacijskog materijala za sabirnice je uparivanje, a ne kupovina.

Prvo kratki odgovor. Za 35 kV i niže, tri materijala pokrivaju gotovo svaki potpuno izolirana cjevasta sabirnica projekt: odljev od epoksidne smole za krute, mehanički zahtjevne radove; EPDM silikonska guma za fleksibilne rute na otvorenom i podložne vibracijama; i PTFE za visokotemperaturna ili kemijski agresivna područja. Debljina stijenke, puzna staza i razmak nosača tada slijede iz klase napona, okoline i struje kvara.

Četiri materijala za izolaciju sabirnica koje ćete zapravo usporediti

Većina projekata odabire dvije ili tri opcije u nastavku. Tablica daje praktične razlike; bilješke iza nje objašnjavaju gdje se svaka kvari.

Tipične usporedne vrijednosti; potvrditi konačne brojke u odnosu na dobavljačevo izvješće o ispitivanju tipa.
Izolacijski materijal	Tipična uporaba napona	Kontinuirana temperatura	Ključna snaga	Najbolje odgovara	Glavni rizik
Vakuumski lijevana epoksidna smola	do 35 kV	-40 do 130 °C	Čvrst, visoke mehaničke čvrstoće	Trafostanice, duge krute staze, velika struja kvara	Praznine ili loš lijev uzrokuju djelomično pražnjenje; popravci znače zamjenu
EPDM silikonska guma	do 40,5 kV	-50 do 150 °C	Fleksibilan, otporan na UV zračenje i ozon	Tornjevi vjetra, obalna mjesta, vibrirajuće strukture	Niža krutost; treba manji razmak potpore
PTFE	do 35 kV and above	-60 do 260 °C	Kemijski inertan, niske dielektrične konstante	Kemijska postrojenja, područja peći, uski prostori	Najviši trošak; hladno strujanje ispod stezaljki
Termoskupljajuće, PE ili PVC	uglavnom do 1 kV	-20 do 105 °C	Niska cijena, brza instalacija	Niskonaponske sabirnice i upravljačke ploče	Slaba otpornost na praćenje na otvorenom

Lijevanje epoksidnom smolom: zadano za krute izvedbe

Vakuumski lijevana epoksidna smola radna je snaga izolacije cjevastih sabirnica. Vodič se centrira u kalupu, smola se lijeva pod vakuumom kako bi se uklonile praznine, a rezultat je kruta, samonosiva ljuska s jakim mehaničkim svojstvima, što je važno kada se sile kratkog spoja mjere u kilo-newtonima. Njegove su granice jednako jasne: toplinski ciklusi iznad otprilike 130 °C, loša praksa lijevanja koja ostavlja djelomično pražnjenje i popravci koji obično znače zamjenu cijele sekcije. Kontrola procesa odlučuje više od složene podatkovne tablice.

Vakuumski lijevana cjevasta sabirnica od epoksidne smole Potpuno izolirana vakuumski lijevana epoksidna cjevasta sabirnica za prijenos energije, s krutom oblikovanom konstrukcijom i oklopom za instalacije kojima je potrebna mehanička čvrstoća. Pogledajte proizvod →

Klasa napona postavlja minimalnu debljinu izolacije

Napon određuje dva broja koja kupci često brkaju: dielektričnu čvrstoću i puznu stazu. Dielektrična čvrstoća je svojstvo materijala mjereno u kV/mm; puzna staza je geometrijska odluka mjerena u milimetrima između faza i zemlje. U zatvorenim i suhim prostorijama, puzna staza rijetko je ograničavajući faktor. Na obali, u prašini ili na visokoj vlazi, obično jest.

Do 1 kV: sabirnica i sabirnički kanal. Ekstrudirana ili termoskupljajuća izolacija je normalna, a vlažne prostorije s prekidačima i oštećenje instalacije uzrokuju većinu kvarova.
3 kV do 35 kV: lijevani epoksid, EPDM guma i PTFE su svi u igri. Razina onečišćenja i nadmorska visina povećavaju zahtjeve za puznu stazu.
Iznad 35 kV: kompozitne ljuske i velikodušni razmaci preuzimaju, a radijus vodiča i završna obrada površine važni su koliko i izolacijski materijal.

Kao brojka za planiranje, dopustite otprilike 20 do 30 mm puzne staze po kV u zatvorenom prostoru, i znatno više u zagađenim ili obalnim okruženjima, a zatim potvrdite prema primjenjivom standardu, a ne prema pravilu.

Okruženje i instalacija odlučuju više od podatkovne tablice

Dvije sabirnice s istim nazivnim naponom mogu zahtijevati različite materijale zbog toga gdje se nalaze i kako su podržane.

Vanjske, obalne i vibrirajuće rute

EPDM silikonska guma je ovdje obično praktičan odgovor. Ostaje fleksibilan od oko -50 °C do 150 °C, otporan je na UV zračenje i ozon i tolerira otklon koji vjetrobranski toranj ili tračnički portal nameću fiksnoj stazi. Duge duljine lakše je transportirati jer se izolacija savija oko transportnih ograničenja. Kompromis je krutost: sabirnice izolirane silikonom trebaju manji razmak od oslonca od lijevanog epoksida, a stezaljke ne smiju stegnuti gumu.

EPDM cijevi od silikonske gume Fleksibilna visokonaponska cjevasta sabirnica s koekstrudiranom EPDM gumenom izolacijom i oklopom, prikladna za vanjske rute gdje su kretanje i otpornost na vremenske uvjete važni. Pogledajte proizvod →

Unutarnje skretnice

Lijevani epoksid obično pobjeđuje u zatvorenim prostorima na mehaničkim osnovama, ali kondenzacija i štetočine i dalje su važni. Provjerite je li kućište zabrtvljeno i je li puzna staza izračunata za suhu ili vlažnu prostoriju, jer dizajn koji je u redu u jednoj često je marginalan u drugoj.

Visoke temperature i kemijska opterećenja: gdje PTFE zarađuje svoju cijenu

PTFE postaje jedina obradiva opcija iznad približno 150 °C kontinuirano, gdje epoksi i većina guma brzo stare, te u postrojenjima gdje kisela magla ili para otapala napada druge polimere. Njegova dielektrična konstanta od oko 2,1 također održava kapacitivnost niskom, što je važno u nekim mjernim i inverterskim krugovima.

Trošak je stvaran: sabirnica izolirana PTFE-om može koštati nekoliko puta više od ekvivalenta epoksida, a PTFE hladno teče pod stalnim pritiskom stezanja, tako da dizajn nosača mora širiti opterećenje umjesto da ga koncentrira. Ako je rad samo malo iznad 150 °C, provjerite je li bolja ventilacija ili drugačiji put jeftiniji od promjene materijala. Ako doista nije, pregledajte detalje konstrukcije a PTFE cjevasta sabirnica prije nego što odredite.

PTFE Film-Wound Tubular Bus Bar for Extreme Environments

Cijevasta sabirnica omotana PTFE filmom za ekstremna okruženja Potpuno izolirana PTFE cjevasta sabirnica s izolacijom od namotanog filma, kapacitivnim zaslonima i otpornošću na koroziju pri visokim temperaturama za zahtjevno visokonaponsko usmjeravanje. Pogledajte proizvod →

Čitanje testnih podataka: Pet brojeva koji su važni

Dielektrična čvrstoća u kV/mm, korisna za izračune debljine, ali značajna samo ako je uzorak bez šupljina.
Usporedni indeks praćenja, otpornost na površinsko praćenje pod kontaminacijom. Vrijednosti iznad 600 V uobičajene su za vanjske i onečišćene usluge.
Relativni toplinski indeks, dugotrajna temperatura koju materijal podnosi. Zatražite RTI, a ne brojku kratkoročnog otklona topline.
Ocjena zapaljivosti i rezultati užarene žice, relevantni u tunelima, stanicama i poslovnim zgradama gdje je požarno opterećenje regulirano.
Djelomično pražnjenje u pC, najbolji pojedinačni pokazatelj kvalitete lijevanja. Kontrolirano vakuumsko lijevanje održava niske vrijednosti pri 1,5 puta većem nazivnom naponu.

Također odvojite tipska ispitivanja od rutinskih ispitivanja. Izvješće o tipskom ispitivanju dokazuje dizajn; rutinski testovi dokazuju pojedinačnu jedinicu. Oba bi trebala biti dostupna prije isporuke i oba bi se trebala odnositi na isti standard.

Struja kvara i razmak potpore

Sile kratkog spoja skaliraju se s kvadratom vršne struje, tako da kvar od 50 kA proizvodi otprilike 100 puta veću silu od kvara od 5 kA. Električni prikladna izolacija ipak može mehanički pokvariti ako je razmak nosača preširok, osobito s fleksibilnom gumenom izolacijom.

Zatražite dopušteni razmak nosača na razini projektirane greške i provjerite same nosače: umetnite veličinu navoja, umetnite materijal i puzanje preko površine nosača. Mjedeni umetak otporniji je na skidanje navoja bolje od mekog čelika, a višepolni potporni blokovi točnije drže fazni razmak od pojedinačnih samostojećih izolatora na duge staze.

Trošak, vrijeme isporuke i rizici nabave

Izolacija obično čini velik udio u trošku potpuno izoliranog dijela sabirnice, tako da izbor materijala pomiče proračun više nego što većina kupaca očekuje. Tri su rizika vrijedna procjene:

Zamjena stupnja spoja, budući da oba navoda mogu reći "epoksidna smola", dok jedan koristi formulaciju s daleko nižim RTI.
Premala debljina stijenke, što se pokazuje kao djelomično pražnjenje, a ne trenutni kvar.
Dugo vrijeme isporuke PTFE-a, jer specijalne zalihe fluorpolimera mogu dodati tjedne u odnosu na fiksni datum puštanja u rad.

Zatražite ocjenu spoja, referencu tipskog ispitivanja i izvješće o rutinskom ispitivanju u ponudi, a ne nakon narudžbe.

Praktičan slijed odabira

Odredite napon sustava, najvišu trajnu temperaturu okoline i projektiranu struju kvara.
Definirajte okoliš: unutarnji ili vanjski, razina onečišćenja, izloženost soli ili kemikalijama, nadmorska visina, kondenzacija.
Odlučite se za krutu ili fleksibilnu, na temelju duljine rute, vibracija i dostupnih točaka potpore.
Uđite u uži izbor dva materijala, zatim usporedite puznu stazu, RTI i CTI na vašoj stvarnoj dužnosti.
Provjerite nosivi sustav, umetnite materijal i dopušteni razmak prema razini greške.
Prije naručivanja pismeno potvrdite tipska ispitivanja, rutinska ispitivanja i ocjenu spojeva.

FAQ

Mogu li koristiti izolaciju od epoksidne smole na otvorenom?

Da. Vakuumski lijevani epoksid široko se koristi na otvorenom do 35 kV, pod uvjetom da puzna staza odgovara razini onečišćenja i da površina odvaja vodu. UV je rijetko ograničavajući faktor; kontaminacija i toplinski ciklus su.

Je li izolacija od silikonske gume slabija od epoksi?

Mekši je, nije električni slabiji. Razlika se pokazuje mehanički, jer se sabirnice izolirane silikonom više savijaju pod silama kvara i trebaju manji razmak potpore.

Koliko izolacijski materijal povećava cijenu?

Očekujte široku rasprostranjenost. Toplinsko skupljanje je najjeftinije, lijevani epoksid nalazi se u sredini, a PTFE može biti nekoliko puta veći od epoksida za istu duljinu. Iznad 150 °C kontinuirano, prava usporedba je između PTFE-a i redizajna trase.

Koji je najkorisniji dokument za zatražiti?

Izvješće o tipskom ispitivanju za isti dizajn i stupanj izolacije, s vrijednostima djelomičnog pražnjenja pri 1,5 puta većem nazivnom naponu. To govori više o dugoročnoj pouzdanosti od bilo koje podatkovne tablice.

Odabir izolacijskog materijala sabirnica svodi se na četiri ulaza: napon, temperaturu, okoliš i struju kvara. Usporedite ih, potvrdite ih podacima tipskog ispitivanja i pismeno navedite ocjenu spoja. Materijal koji u kotaciji izgleda najjeftiniji rijetko je onaj koji preživi dvadeset godina toplinskog ciklusa.