Ricerca sulla tecnologia delle tubazioni termorestringenti-resistenti al calore-alle alte temperature per l'isolamento elettrico: miglioramento della protezione di sicurezza per i sistemi di sbarre collettrici ad alta-tensione

Con il rapido sviluppo di nuova energia, elettronica di potenza e sistemi di distribuzione intelligente dell'energia, i quadri ad alta-tensione tendono sempre più verso la miniaturizzazione e l'elevata densità di potenza. Il trasporto di correnti più elevate in spazi limitati aggrava problemi quali l’aumento della temperatura nei conduttori interni, la concentrazione del campo elettrico e l’affidabilità dell’isolamento. Essendo un materiale isolante e protettivo fondamentale per le apparecchiature elettriche ad alta-tensione, la guaina termorestringente-deve non solo fornire eccellenti prestazioni di isolamento, ma anche soddisfare i requisiti di resistenza al calore a lungo-termine, resistenza ai danni meccanici e adattabilità ad ambienti complessi.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Nei quadri ad alta-tensione, negli armadi di distribuzione dell'energia e nelle nuove apparecchiature per l'energia, vengono comunemente utilizzate sbarre collettrici in rame o alluminio per trasmettere l'energia elettrica. Poiché le sbarre generano calore durante il-funzionamento a lungo termine-e dato che alcuni conduttori di forma irregolare devono affrontare vincoli quali spazio di installazione limitato o spigoli vivi,-i conduttori esposti sono soggetti a rischi come scariche parziali, tracciamento della superficie e persino rottura dell'isolamento. Di conseguenza, l'incapsulamento dei conduttori con materiali isolanti termoretraibili- è diventata una misura vitale per migliorare la sicurezza delle apparecchiature.

 

Nelle applicazioni pratiche, alcune configurazioni di conduttori sono complesse e richiedono tubi termorestringenti-con un rapporto di restringimento elevato per garantire un'installazione agevole in-sito. Inoltre, per soddisfare specifiche esigenze di montaggio, può essere necessario che lo strato isolante subisca perforazioni o lavorazioni meccaniche; ciò pone requisiti più elevati in termini di resistenza allo strappo e stabilità a lungo termine del materiale. Ad esempio, quando si utilizzano connessioni personalizzate con sbarre collettrici in rame con guaina termorestringente-, lo strato isolante non deve solo garantire l'isolamento elettrico ma anche resistere alle variazioni di stress meccanico in ambienti di assemblaggio complessi.

 

La tradizionale guaina termorestringente-per applicazioni elettriche utilizza in genere materiali polimerici come etilene-vinil acetato (EVA) come resina di base primaria, offrendo buone proprietà di flessibilità e isolamento. Tuttavia, con l'aumento delle temperature di esercizio e la progettazione delle apparecchiature più compatta, i materiali termoretraibili standard sono soggetti a problemi come resistenza ridotta e ridotta resistenza allo strappo in ambienti ad alta temperatura, portando potenzialmente a guasti dell'isolamento durante il funzionamento a lungo termine.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Per soddisfare le esigenze degli ambienti operativi ad alta-temperatura, i ricercatori hanno utilizzato tecniche di modifica dei materiali per migliorare le prestazioni complessive dei tubi termorestringenti-. Incorporando copolimeri a blocchi di etilene-ottene (OBC) nella formulazione tradizionale-sfruttando la loro struttura molecolare unica per migliorare tenacità, resistenza al calore e resistenza all'invecchiamento-i tubi possono mantenere proprietà meccaniche più stabili in condizioni di alta temperatura e carico pesante.

 

I materiali termoretraibili-modificati migliorano principalmente la resistenza alla trazione e l'allungamento a rottura del prodotto rafforzando il legame tra le catene molecolari del polimero. All'interno del materiale, la struttura a segmenti duri-dell'OBC (copolimero a blocchi di olefine) migliora la cristallinità e la stabilità strutturale alle alte temperature, mentre la struttura a segmenti morbidi-migliora la flessibilità, garantendo una buona duttilità durante il ritiro-indotto dal calore e l'installazione meccanica.

 

Studi sperimentali indicano che l'aumento della proporzione di materiale modificato migliora sia la resistenza alla trazione che l'allungamento alla rottura della guaina termorestringente. Durante i test ad alta-temperatura, il tubo modificato mostra un calo significativamente ridotto delle proprietà meccaniche, dimostrando una stabilità termica superiore. Inoltre, in condizioni di invecchiamento termoossidativo a lungo termine-term-, il materiale modificato rallenta la degradazione del polimero, consentendo al prodotto di mantenere un'elevata affidabilità meccanica.

 

Per le applicazioni di isolamento delle sbarre collettrici di potenza, le tubazioni termorestringenti-devono non solo resistere alle sollecitazioni meccaniche ma anche soddisfare severi requisiti di prestazioni elettriche. I risultati dei test mostrano che l'incorporazione di materiali modificati non riduce significativamente la resistenza alla rottura dielettrica, consentendo ai tubi di continuare a soddisfare gli standard di protezione dell'isolamento per le apparecchiature elettriche. Di conseguenza, questi materiali sono adatti per l'uso in collegamenti elettrici-come sbarre collettrici in rame isolate-che richiedono una protezione dell'isolamento altamente affidabile.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Oltre alle prestazioni di isolamento, il ritardo di fiamma è un parametro fondamentale per i materiali protettivi utilizzati nelle apparecchiature elettriche. Possono verificarsi aumenti anomali della temperatura durante il-funzionamento a lungo termine dei quadri ad alta-tensione; pertanto, i materiali isolanti devono possedere efficaci proprietà ritardanti di fiamma-per mitigare i rischi di incendio. I test sull'indice limite di ossigeno (LOI) e sul filo incandescente rivelano che la guaina termorestringente modificata-mantiene le sue capacità ritardanti di fiamma-offrendo allo stesso tempo proprietà meccaniche migliorate, soddisfacendo così gli standard richiesti per le applicazioni di apparecchiature elettriche pertinenti.

 

Negli ambienti operativi-con corrente elevata, le caratteristiche di aumento della temperatura influiscono direttamente sulla durata di vita delle apparecchiature e sulla sicurezza operativa. I test di aumento della temperatura in genere comportano la simulazione delle condizioni operative effettive applicando continuamente la corrente nominale al conduttore e osservando il comportamento del materiale isolante sotto cicli termici. Durante tali test, poiché una corrente elevata scorre continuamente attraverso il conduttore, la temperatura aumenta; i materiali termoretraibili convenzionali-potrebbero rompersi a causa della concentrazione dello stress termico.

 

Al contrario, la guaina termorestringente-formulata con la modifica migliorata mantiene un'integrità strutturale superiore a temperature elevate. Anche in presenza di difetti localizzati o aperture meccaniche, il materiale mantiene un'eccellente resistenza alle crepe, mitigando efficacemente i rischi per la sicurezza associati ai danni all'isolamento. Tali prestazioni sono cruciali per le apparecchiature progettate per il funzionamento a lungo-termine, compresi i quadri ad alta-tensione, i sistemi di accumulo dell'energia e le apparecchiature di conversione dell'energia.

 

Il progresso dei nuovi veicoli energetici, dei sistemi di accumulo dell'energia e dell'elettronica di potenza ad alta-potenza ha alzato il livello della protezione dell'isolamento delle sbarre collettrici. I metodi convenzionali di isolamento a-strato singolo faticano a soddisfare le richieste combinate di elevata capacità di corrente, elevata-tolleranza alle temperature ed elevata affidabilità. Di conseguenza, i materiali isolanti termoretraibili- devono essere ottimizzati insieme alla progettazione strutturale delle sbarre in rame, ai metodi di connessione e agli ambienti operativi.

 

Nei gruppi propulsori dei veicoli a nuova energia, le strutture di collegamento delle batterie devono bilanciare l'elevata-trasmissione di corrente, l'efficienza in termini di spazio e la sicurezza. Ad esempio, una configurazione di sbarre collettrici piatte in rame per batteria con guaina termoretraibile-garantisce una conduttività elettrica stabile utilizzando lo strato isolante-retraibile per ridurre al minimo i rischi di corto-circuito e migliorare la sicurezza complessiva del sistema.

 

Per le stazioni di accumulo dell'energia e le apparecchiature elettriche industriali, le sbarre collettrici devono gestire in modo affidabile correnti elevate per periodi prolungati, richiedendo conduttività stabile e isolamento affidabile. L'utilizzo di sbarre in rame con isolamento termorestringente- consente di ridurre i requisiti di distanza di sicurezza tra i conduttori esposti e allo stesso tempo di migliorare l'utilizzo dello spazio interno.

 

Man mano che le apparecchiature elettriche si evolvono verso tensioni e densità di potenza più elevate, i materiali isolanti termoretraibili-continueranno a progredire in termini di resistenza al calore, resistenza meccanica, ritardanza di fiamma e sostenibilità ambientale. Attraverso la modifica dei materiali, l'ottimizzazione strutturale e i miglioramenti del processo di produzione, l'affidabilità operativa a lungo termine dei sistemi di sbarre collettrici di alimentazione può essere ulteriormente migliorata.

 

Nelle applicazioni pratiche di ingegneria, le strutture di sbarre collettrici composite-come le sbarre collettrici piatte quadrate in rame con-tubi termorestringenti in PVC-sono emerse come soluzioni di connessione vitali per la nuova energia, l'elettronica di potenza e le apparecchiature di controllo industriale. La combinazione di materiali conduttivi con isolamento protettivo consente una trasmissione di potenza più efficiente e sicura.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Nel complesso, lo sviluppo di guaine termoretraibili rinforzate-alle alte temperature-e rinforzate-per l'isolamento elettrico offre un nuovo percorso tecnico verso la miniaturizzazione e il funzionamento altamente affidabile delle apparecchiature elettriche ad alta-tensione. Ottimizzando le formulazioni dei materiali per migliorare la resistenza al calore, la resistenza allo strappo e le prestazioni di isolamento, i produttori possono affrontare efficacemente le sfide diisolamento delle sbarrein ambienti ad alta-temperatura, fornendo così una base stabile per il futuro sviluppo di reti intelligenti, nuovi veicoli energetici e sistemi di stoccaggio dell'energia.