De isolatiestructuur van hoogspanningsschakelaars kan worden onderverdeeld in isolatie in de kastruimte en isolatie van interne componenten, afhankelijk van hun locatie.
De meest voorkomende isolatie in de kastruimte is lucht, wat betekent dat lucht wordt gebruikt als isolatiemedium voor zowel spanningvoerende delen als de grond, en tussen fasen. Omdat de isolatieafstand tussen fasen in een met gas-gevulde schakelinstallatie aanzienlijk wordt verkleind, wordt de kastgrootte van de schakelkast aanzienlijk verkleind. Daarom biedt isolatie in de kastruimte, vergeleken met lucht-geïsoleerde schakelapparatuur, voordelen zoals omgevingsimmuniteit, compact formaat, hoge betrouwbaarheid, verbeterde operatorveiligheid en onderhoudsvrije- primaire circuits, waardoor de veiligheid en betrouwbaarheid worden verbeterd. Het nadeel is echter dat het gebruik van SF6-gas milieuproblemen kan veroorzaken.
Isolatie van interne componenten omvat voornamelijk vaste isolatiematerialen gemaakt van keramiek, plastic, rubber, glas en andere materialen. Vacuümstroomonderbrekers, belangrijke componenten in schakelapparatuur, maken bijvoorbeeld gebruik van glazen of keramische boogbluskamers. De isolerende componenten van vacuümstroomonderbrekers zijn gewoonlijk gemaakt van 4330 glasvezelversterkt fenol-compressiegietwerk voor elektrische isolatie. Dit materiaal heeft echter een slechte verouderings- en vochtbestendigheid en de isolatiesterkte neemt af tijdens gebruik. Daarom wordt nu glasvezelversterkt onverzadigd polyester-persgieten (SMC en DMC) gebruikt om de kruipafstand te vergroten en de isolatieprestaties te verbeteren. Met de ontwikkeling van wetenschap en technologie worden speciale kunststoffen steeds meer het belangrijkste vaste isolatiemateriaal in midden-spanningsschakelapparatuur.
Om de voordelen van verschillende isolatiematerialen ten volle te benutten, is er een technologie ontstaan die meerdere isolatiemethoden combineert in één isolatietype, de zogenaamde composietisolatietechnologie. Er zijn hoofdzakelijk drie soorten:
(1) Composietisolatietechnologie met luchtisolatie als hoofdgedeelte. Deze technologie maakt gebruik van luchtisolatie als hoofdgedeelte en plaatst stevige isolatiewanden zoals epoxyhars op het afvoerpad om de minimale afvoeropening te verkleinen. Typische toepassingen zijn onder meer: het plaatsen van krimpkousen op rails, het aanbrengen van epoxyhars op contacten, etc. Het principe van deze technologie is dat de massieve isolatiewand de functie heeft om ontladingen te voorkomen. Het aanbrengen van een lading met dezelfde polariteit als de spanning op het scheidingsoppervlak kan het elektrische veld verbeteren en een weerstandsspanning verkrijgen die 1,5 maal hoger is dan die van luchtisolatie.
(2) Composietisolatietechnologie met gasisolatie als hoofdgedeelte. De composietisolatie in SF6-gas met lage-druk dichtbij de atmosferische druk is dezelfde als die bij gasisolatie. Het plaatsen van stevige isolatieschotten in het ontladingspad kan het elektrische veld verbeteren en de weerstandsspanning verhogen. Het enige verschil is dat het scheidingseffect in SE6-gas verband houdt met de vorm van de scheidingswand. Het middenspanningsschakelapparaat kan het apparatuurvolume terugbrengen tot 1/3 van het luchtschakelapparaat door SF6-gas- en vaste isolatie te combineren.
(3) Vaste-gas-vacuümcomposietisolatietechnologie. Het kenmerk van deze technologie is dat een massief gegoten isolatie-element met een aardingslaag aan het oppervlak wordt gebruikt als een externe gesloten container, een vacuümonderbreker in de container wordt geplaatst en de resterende ruimte van de container wordt gevuld met SF6-gas. Door deze methode kan het volume van de schakelkast worden teruggebracht tot 1/3 van dat van pure luchtisolatie.
Hoe kun je het isolatieniveau van hoog-schakelapparatuur verbeteren?Het gaat hoofdzakelijk om de volgende maatregelen:
(1) Zorg ervoor dat de zuivere luchtspleet aan de eisen voldoet. Voor 10 kV-schakelapparatuur met luchtisolatie mag de minimale luchtspleet tussen de fasen en de grond niet minder zijn dan 125 mm; de luchtspleet tussen de geleider en de isolerende scheidingswand mag niet minder zijn dan 30 mm.
(2) Configureer op redelijke wijze de kruipafstand van de externe isolatie. De noodzakelijke porseleinkruipafstand is de basis voor het porselein om vervuilingsoverslag te voorkomen. De kruipafstand van de externe isolatie moet redelijkerwijs worden geconfigureerd in overeenstemming met de vervuilingsomstandigheden in het gebied. Voor binnenschakelapparatuur die werkt onder condensatie en ernstige vervuiling (binnenapparatuur niveau II vervuiling) omgevingsomstandigheden, is de minimale nominale kruipafstand voor externe isolatie 18 mm/kV voor porseleinen materialen en 20 mm/kV voor organische materialen.
(3) Selecteer componenten met goede isolatie-eigenschappen. Er moeten componenten met goede isolatie-eigenschappen worden geselecteerd, vooral spanningstransformatoren. Hun volt-ampèrekarakteristieken moeten voldoen aan de eis dat er geen significante verzadiging onder de netspanning mag optreden. Wat de aansluitmethode betreft, is het het beste om niet één of twee fasespanningstransformatoren aan te sluiten tussen de faselijn en de aarde om de symmetrie van de drie-fase-impedantie met de aarde te garanderen en verplaatsing of resonantie van het neutrale punt te voorkomen.
(4) Gebruik interfase-isolerende scheidingswanden Voor schakelapparatuur van het type trolley- kan de oplossing bestaan uit het installeren van interfase-isolerende scheidingswanden als de interfase-afstand niet aan de isolatievereisten kan voldoen. De gebruikte isolerende scheidingswanden moeten integraal zelfklevende isolerende scheidingswanden zijn, en hun materialen zijn: ① Epoxyhars gelamineerde glasdoekplaat gemaakt door elektrische verwarming en uitharding; ② DMC en SMC onverzadigde polyester glasvezelversterkte kunststof plaat.
(5) Voer isolatieafdichting uit Voer isolatieafdichting uit tussen de railcompartimenten van elke schakelinstallatie. Wanneer zich in een schakelinstallatie een ongeval voordoet, kan het ongeval beperkt blijven tot de ongevalkast, waardoor de verliezen tot een minimum worden beperkt. Ten tweede is het afdichten en isoleren van de verschillende unitruimtes van de schakelapparatuur ook een effectieve maatregel om de omvang van het ongeval te beperken. Voor de rail kan een vlamvertragende, warmte-krimpbare isolatiebuizenset worden gebruikt. Er moeten ook boog-vlambestendige en vlam- isolatieplaten of isolatiehulzen worden gebruikt om de railcompartimenten van aangrenzende kasten af te dichten, om te voorkomen dat er ongelukken gebeuren die 'branden in het kamp' veroorzaken. De onderkant van de kast moet goed worden afgedicht om te voorkomen dat kleine dieren binnendringen en om te voorkomen dat vocht uit de kabelgoot binnendringt en ongelukken met grond- of interfasekortsluiting veroorzaakt. Het primaire isolerende statische contact van de trolleykast moet worden afgedekt met een isolerende afdekking. Wanneer de trolley de schakelkast verlaat, moet een isolatieschot worden gebruikt om het actieve deel van het statische contact te scheiden van het trolleycompartiment om te voorkomen dat onderhoudspersoneel per ongeluk een elektrische schok krijgt. Er kan ook een isolatiegordijn worden gebruikt, maar nadat de wagenschakelaar in de bedrijfsstand is gedrukt, moet de luchtspleet tussen het spanningvoerende deel en de rand van het stopcontact groter zijn dan 30 mm. Dit vermindert echter de mate van afdichting tussen de compartimenten.
(6) Maak volledig gebruik van isolatiematerialen. Voor isolerende scheidingswanden moeten isolatiematerialen met goede isolatieprestaties, niet-ontvlambaar of vlam- en een lage hygroscopiciteit worden gekozen. Het toevoegen van vlamvertragende krimpkousen aan de rails en andere blootliggende geleiders in de schakelkast kan het isolatieniveau van hun luchtspleten verbeteren. Daarnaast zijn het gebruik van één-component RTV-siliconen, de installatie van klimrokken en het verven van rails met siliconen vlamvertragende en thermisch geleidende hoog-spanningsisolerende verf ook effectieve maatregelen om het isolatieniveau van de schakelkast te verbeteren.
(7) Beheer en verbeter de werkomgeving. Het beheer en de verbetering van de werkomgeving zijn van groot belang voor de veilige werking van de schakelapparatuur. Apparatuur voor substations moet voldoen aan het principe van "schoonmaken telkens wanneer deze wordt gestopt". Schakelruimten met een hoge luchtvochtigheid kunnen maatregelen nemen zoals verwarming en het installeren van luchtontvochtigers om de werkomgeving van de schakelapparatuur te verbeteren.
