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美國H-J公司在柱上配電變壓器套管的重大突破

電力行業(yè)正面臨著與日益增長的需求和氣候變化相關的挑戰(zhàn)，促使了組件設計的新方法，以應對這種技術的新挑戰(zhàn)。這些需求推動了新產(chǎn)品的開發(fā)，旨在提高耐久性、易操作性以及減少碳足跡。美國H-J公司按照國際技術標準開發(fā)變壓器和電氣設備的新部件，創(chuàng)新新技術和原材料，將質量標準提高到新的水平。

在IEC和IEEE標準下，瓷制高壓套管已廣泛應用于柱上配電變壓器中。它們提供了合理的成本效益比；然而，它們也會引起人們對由于運輸、搬運和安裝而導致的瓷制套管易損性和機械性能的擔憂。市場對性能要求不斷提高，為了應對市場發(fā)展，近年來，電氣應用的環(huán)氧配方的積極發(fā)展，促使可再生能源行業(yè)增加了環(huán)氧電氣組件的使用，在該行業(yè)，優(yōu)越的介電、機械和熱性能是至關重要的。本文件描述了環(huán)氧樹脂套管的機械和介電性能，同時也強調了它們對環(huán)境足跡的影響。

介電性能

瓷制套管通常由瓷絕緣子內部的銅線導體制造，主要絕緣是空氣，在某些情況下與油結合。在環(huán)氧套管中，高壓導體與環(huán)氧閥體直接接觸。在絕緣橫截面內不存在氣隙或補充絕緣。

電場模擬的結果如圖1所示；它反映了電場是如何受到導體和陶瓷/環(huán)氧樹脂體之間的介質的影響的。在導體和瓷體之間的氣隙中有一個可見的電場集中。在環(huán)氧套管的情況下，電場完全分布在環(huán)氧絕緣截面上。

圖1：電場模擬

穿過瓷套內空氣間隙的等電位線的濃度會導致局部放電活性的增加，并由于過電壓和電壓波動而導致絕緣性能的電位降低。相比之下，環(huán)氧樹脂襯套在電瞬變期間表現(xiàn)出更好的性能，如諧波或電壓峰值，這歸因于其更均勻的電場分布。

機械性能和占地面積

柱上配電套管的緊湊設計為優(yōu)化儲罐設計和油量提供了機會，因此，油量，其中活性部分不是一個限制因素，特別是在低容量的單相配電變壓器中。除了改善應用環(huán)氧套管的機械性能外，應該注意的是，環(huán)氧絕緣的堅固性具有很高的彈性。這種材料性能提供了巨大的改進，設備硬化防止破壞是一個問題。

環(huán)氧性能

該材料具有出色的疏水性和表面跟蹤特性，并具有 UL-94 V-0 阻燃性等級，可在非侵蝕性大氣條件下實現(xiàn)出色的性能。

應用中的典型污染物是沿海地區(qū)空氣中的顆粒物、鹽霧。這些污染物可以導致表面跟蹤，由于放電的作用上或接近絕緣表面。根據(jù)ASTM D2303進行傾斜平面跟蹤測試，在3.5 kV下產(chǎn)生非常穩(wěn)定的900分鐘，使環(huán)氧材料成為這些環(huán)境中的理想解決方案。

環(huán)氧材料根據(jù)ASTM D635 的UL 94 V-0阻燃性等級；本標準描述了測試環(huán)氧材料燃燒速率和/或燃燒時間的方法。該方法在技術上等同于IEC 60695-11-10。本標準旨在測量和描述材料、產(chǎn)品或組件對加熱和火焰的響應。

表面沖擊

此外，與相同電壓等級的典型瓷制套管相比，環(huán)氧樹脂套管設計顯著減輕了重量（環(huán)氧樹脂類為0.8KG，瓷類為2.5KG）。這種重量的減輕提供了更小的碳足跡和降低了運輸成本。根據(jù)美國的平均貨運卡車計算，它每噸英里排放161.8g二氧化碳。在重量評估中使用相同的數(shù)字，重量減少1.7KG和1,042,992臺液浸式中壓單相變壓器。平均行駛距離為2000KM。碳足跡總共節(jié)省了287公噸。

環(huán)境保護署的一項估算發(fā)現(xiàn)，由運輸產(chǎn)生的污染物氣體，與重量有關，達到每噸每英里161.8g二氧化碳。

總的來說，環(huán)氧配電高壓套管展示了如何利用為配電網(wǎng)中應用的可再生能源開發(fā)的最新技術來提高電網(wǎng)的彈性。