مادة راتنجات الإيبوكسي ذات الجهد العالي 1100 كيلو فولت: استخراج جايمساير

عتبة 1100 كيلو فولت وما تتطلبه من راتنجات الايبوكسي

يمثل نقل الجهد العالي للغاية (UHV) عند 1100 كيلو فولت تيار متردد السقف الحالي لتكنولوجيا شبكات الطاقة التجارية. قامت شركة شبكة الدولة الصينية بتنشيط أول خط تيار متردد بقدرة 1100 كيلو فولت في العالم - مشروع Zhundong-Wannan - في يناير 2019، ويمتد لمسافة تزيد عن 3000 كيلومتر عبر ستة مقاطعات وقادر على نقل البيانات 12 جيجاوات من الطاقة . منذ ذلك الحين، دخلت ممرات إضافية للجهد العالي العالي الخدمة أو هي قيد الإنشاء في جميع أنحاء الصين والهند والبرازيل، مما أدى إلى إنشاء 1100 كيلو فولت كبيئة هندسية حية بدلاً من كونها مواصفات مختبرية.

في فئة الجهد هذه، تعمل كل مادة في نظام العزل عند أو بالقرب من حافة غلاف الأداء الخاص بها. يجب أن تلبي راتنجات الإيبوكسي المستخدمة في معدات 1100 كيلو فولت - فواصل المفاتيح الكهربائية المعزولة بالغاز (GIS)، وبطانات الجدران، ومحولات التيار، ومحولات الأجهزة من النوع الجاف - المتطلبات العازلة والميكانيكية والحرارية التي تختلف نوعيًا عن تلك عند 110 كيلو فولت أو 500 كيلو فولت. يتدرج إجهاد المجال الكهربائي داخل عازل مصبوب مع الجهد، وعند 1100 كيلو فولت، جهد بدء التفريغ الجزئي (PDIV) وجهد انطفاء التفريغ الجزئي (PDEV) تصبح معايير التأهيل الأولية بدلا من الضوابط الثانوية.

والنتيجة هي أن مادة راتنجات الإيبوكسي عالية الجهد لتطبيقات 1100 كيلو فولت لا يمكن اختيارها من مجموعات المنتجات القياسية دون التحقق من الصحة بشكل محدد. تتطلب التركيبة، وتوزيع حجم جسيمات الحشو، ومحتوى الفراغ بعد الصب، وتجانس المادة المعالجة تحكمًا أكثر إحكامًا من درجات الجهد المنخفض.

خصائص المواد الحرجة ل راتنجات الايبوكسي للأنظمة الكهربائية ذات الجهد العالي

تميز العديد من الخصائص راتنجات الإيبوكسي للتطبيقات الكهربائية ذات الجهد العالي عند مستوى 1100 كيلو فولت عن التركيبات الكهربائية القياسية. يرتبط كل منها مباشرة بوضع الفشل الذي تمت ملاحظته في الخدمة أو في اختبار النوع.

متطلبات التفريغ الجزئي تستحق اهتماما خاصا. في فواصل نظام المعلومات الجغرافية عند 1100 كيلو فولت، يعد إجهاد المجال الكهربائي عند التقاطع الثلاثي - حيث يلتقي المعدن والإيبوكسي وغاز SF₆ - هو أعلى نقطة إجهاد في هندسة العازل. يمكن للفراغات الصغيرة التي يصل حجمها إلى 50 ميكرومتر عند هذا التقاطع أو بالقرب منه أن تؤدي إلى حدوث PD عند جهد التشغيل، وسيؤدي التآكل التراكمي الناتج عن PD المستدام في النهاية إلى وميض كهربائي. وهذا يدفع إلى استخدام أنظمة راتنجات ذات لزوجة منخفضة للغاية جنبًا إلى جنب مع الصب الفراغي لتحقيق مصبوبات خالية من الفراغات، جنبًا إلى جنب مع التحكم الدقيق في حجم جسيمات الحشو لمنع التكتل بالقرب من الأسطح الحرجة.

توسيع شبكة الجهد العالي وتأثيرها على الطلب على مواد الايبوكسي

يعد خط أنابيب النقل العالمي ذو الجهد العالي العالي هو المحرك الرئيسي للطلب على مواد راتنجات الإيبوكسي عالية الجهد في فئة 1100 كيلو فولت. واصلت الخطة الخمسية الرابعة عشرة للصين (2021-2025) وإطار العمل اللاحق لها الاستثمار في ممرات التيار المتردد والتيار المستمر ذات الجهد العالي العالي لربط توليد الطاقة المتجددة في الشمال الغربي والجنوب الغربي بمراكز التحميل على الساحل الشرقي. قامت شركة State Grid Corporation of China وشركة China Southern Power Grid معًا بتكليف أو بناء أكثر من 30 خطًا للجهد العالي العالي بحلول منتصف عام 2020، ويتطلب كل منها محطات فرعية مجهزة بخلجان GIS، ومحولات الأجهزة، ومانعات الصواعق التي تعتمد على عزل الإيبوكسي المصبوب.

نشرت شركة Power Grid Corporation الهندية مواصفات لمحطات اختبار بقدرة 1200 كيلوفولت وقطاعات نقل تجريبية في إطار خطتها الوطنية للكهرباء، والتي تستهدف نقل الطاقة بكميات كبيرة لمسافات طويلة من الموارد المائية والطاقة الشمسية. وافقت شركة ANEEL البرازيلية على دراسات لوصلات الجهد العالي الفائق التي تربط القدرة المائية في الأمازون بساو باولو وريو دي جانيرو. تمثل هذه المشاريع طلبًا مستقبليًا كبيرًا على أنظمة صب الإيبوكسي المؤهلة من فئة 1100 كيلو فولت خارج الصين.

التحول نحو التيار المباشر عالي الجهد (HVDC) عند ± 800 كيلو فولت و ± 1100 كيلو فولت يضيف بُعدًا إضافيًا لتأهيل المواد. يضغط جهد التيار المستمر على الإيبوكسي بشكل مختلف عن التيار المتردد: يؤدي تراكم شحنة الفضاء داخل الجزء الأكبر من الراتنج وفي الواجهات إلى تغيير توزيع المجال الفعال بمرور الوقت، وهي ظاهرة أقل وضوحًا في ظل ظروف التيار المتردد. وبالتالي، تتطلب تركيبات الإيبوكسي لمعدات التيار المستمر عالي الجهد (DC UHV) التوصيف بموجب بروتوكولات تقادم المجال الكهربائي للتيار المستمر - بما في ذلك المواصفة IEC 62895 لملحقات كابلات التيار المستمر عالي الجهد (HVDC)، والتي يتم الرجوع إليها بشكل متزايد من قبل الشركات المصنعة للمعدات كمعيار حتى بالنسبة للمكونات العازلة غير الكابلات.

معايير الاختبار ومتطلبات التأهيل عند جهد 1100 كيلو فولت

لا يوجد معيار واحد من IEC أو IEEE يتناول مؤهلات مادة راتنجات الإيبوكسي خصيصًا لمعدات 1100 كيلو فولت؛ يتم تجميع التأهيل بدلاً من ذلك من معايير متعددة مطبقة على المنتج النهائي والمواد المكونة له. عادة ما يشير المهندسون وفرق المشتريات الذين يعملون مع راتنجات الإيبوكسي للمعدات الكهربائية ذات الجهد العالي في فئة الجهد هذه إلى الإطار التالي.

• إيك 62271-203 (مجموعة المفاتيح الكهربائية المغلقة والمعدنية المعزولة بالغاز): تنظم الاختبارات النوعية والروتينية لنظام المعلومات الجغرافية عند الفولتية المقدرة التي تزيد عن 52 كيلو فولت، بما في ذلك اختبارات العزل الكهربائي على الفواصل والبطانات التي تعمل بمثابة التأهيل الوظيفي لنظام عزل الإيبوكسي المصبوب.
• إيك 60270 (قياس التفريغ الجزئي): المعيار المرجعي لمنهجية قياس PD المطبق على جميع العزل عالي الجهد المصبوب بالإيبوكسي. تم تحديد حدود PD لاختبار النوع لفواصل GIS بجهد 1100 كيلو فولت في معايير المعدات، ولكن يتم إجراء اختبار PD على مستوى المادة بموجب IEC 60270 بشكل روتيني أثناء تطوير التركيبة.
• إيك 60587 (التتبع ومقاومة التآكل): ذو صلة بعوازل الإيبوكسي الخارجية والمكونات المعرضة للتلوث السطحي، ويتم تصنيفها بواسطة مؤشر التتبع المقارن (CTI). تتطلب المعدات الخارجية ذات الجهد العالي عادةً CTI ≥ 600 فولت (مجموعة المواد الأولى).
• جيجابايت/ت 22707 والمعايير الوطنية الصينية المرتبطة بها: معايير معدات الجهد الفائق المطورة محليًا في الصين، والتي تم تطويرها جزئيًا من خلال برامج البحث الوطنية التي تشمل موردي المواد، تضع بروتوكولات اختبار تمت معايرتها خصيصًا لأنظمة التيار المستمر بقدرة 1000 كيلو فولت و±800 كيلو فولت / ±1100 كيلو فولت.
• إيك 60455 (المركبات التفاعلية القائمة على الراتنج للعزل الكهربائي): معيار المادة الأساسية الذي يغطي اللزوجة، وزمن الهلام، وTg، وخصائص العزل الكهربائي، والخصائص الميكانيكية لأنظمة الإيبوكسي المخصصة لتطبيقات العزل الكهربائي عبر فئات الجهد.

إلى جانب الامتثال للمعايير الرسمية، تفرض الشركات المصنعة للمعدات بقدرة 1100 كيلوفولت عادةً بروتوكولات التأهيل الخاصة بها - بما في ذلك تسريع الشيخوخة الحرارية عند 105 درجة مئوية لمدة 1000 ساعة واختبار الصدمات الميكانيكية وفقًا للمواصفة IEC 60068-2-27، والتحقق من الأداء الزلزالي للمنشآت في المناطق المعرضة للزلازل. يجب أن يكون موردو المواد الذين يسعون للتأهل إلى سلاسل التوريد ذات الجهد الفائق (UHV) مستعدين لدعم الاختبار الكامل على مستوى النظام في مختبرات الطاقة العالية الخاصة بمصنعي المعدات، وليس فقط اختبار قسيمة المواد في منشآتهم الخاصة.