ชิ้นส่วนฉนวนและเรซินอีพอกซี

ชิ้นส่วนฉนวนและเรซินอีพอกซีคืออะไร

ชิ้นส่วนฉนวนและเรซินอีพอกซีเป็นองค์ประกอบที่มีคุณสมบัติเป็นฉนวนไฟฟ้า ซึ่งทำหน้าที่ยึดอุปกรณ์สวิตช์เกียร์แรงดันกลางให้อยู่รวมกันทั้งในเชิงไฟฟ้าและเชิงกล ตัวยึดแบบเสา (post insulators) ทำหน้าที่รองรับบัสบาร์ และรับภาระเชิงกลแบบคานยื่น (cantilever load) กล่องขั้วต่อ (contact boxes) หรือที่เรียกอีกอย่างว่ากล่องปลายท่อ (spout boxes) ทำหน้าที่เป็นส่วนต่อประสานที่แยกฉนวนระหว่างรถเข็นวงจรเบรกเกอร์แบบถอดออกได้ (VCB trolley) กับตัวนำที่ติดตั้งคงที่ ปลอกผ่านผนัง (wall bushings) ทำหน้าที่ปิดผนึกและฉนวนบัสบาร์ที่ลอดผ่านกำแพงกั้นของช่องที่ต่อพื้นดิน ส่วนปลอกสำหรับระบบ GIS (GIS sleeves) ทำหน้าที่เป็นจุดเชื่อมต่อสายเคเบิลแบบข้อศอก (cable elbow) ภายในหน่วยควบคุมวงจรแบบแหวน (ring main units) โดยรักษาความสมบูรณ์ของก๊าซ SF6 ไว้พร้อมทั้งให้การแยกฉนวนตามค่าที่ระบุไว้ ชิ้นส่วนฉนวนและเรซินอีพอกซีแต่ละชนิดมีภาระงานเฉพาะด้านไฟฟ้าและเชิงกลที่กำหนดไว้ในแผงควบคุม และการเลือกใช้ชิ้นส่วนที่ไม่เหมาะสม — แม้จะมีค่าแรงดันที่ตรงตามข้อกำหนดก็ตาม — อาจก่อให้เกิดจุดอ่อนด้านฉนวนที่ไม่สามารถสังเกตเห็นได้ในขณะดำเนินการตรวจรับมอบงาน แต่จะค่อยๆ เสื่อมสภาพลงตลอดหลายปีของการใช้งาน

ลักษณะเด่นของผลิตภัณฑ์

จากมุมมองด้านไดอิเล็กตริก ข้อกำหนดที่แยกความแตกต่างระหว่างฉนวนกันไฟฟ้าที่เพียงพอ กับฉนวนกันไฟฟ้าที่เชื่อถือได้นั้น ขึ้นอยู่กับกระบวนการผลิต ไม่ใช่เพียงแค่แรงดันที่ระบุไว้เท่านั้น ส่วนประกอบฉนวนกันไฟฟ้าและเรซินอีพอกซีในหมวดหมู่นี้ผลิตด้วยวิธีการหล่อแบบ APG (Automatic Pressure Gelation) ซึ่งเป็นการฉีดเรซินเข้าไปในแม่พิมพ์ที่ให้ความร้อนภายใต้แรงดันที่ควบคุมได้ และทำให้เรซินแข็งตัวแบบค่อยเป็นค่อยไป ผลลัพธ์ที่ได้คือโครงสร้างที่แน่นหนาและปราศจากช่องว่างใดๆ ช่องว่างเป็นจุดเริ่มต้นของการปล่อยประจุบางส่วน (partial discharge) ซึ่งเป็นกลไกที่ในที่สุดจะทำให้ฉนวนกันไฟฟ้าทะลุทะลวงหลังใช้งานมาหลายปี ชิ้นส่วนแต่ละชิ้นผ่านการทดสอบการปล่อยประจุบางส่วน โดยทั่วไปจะต่ำกว่า 10 pC ที่แรงดัน 1.1 เท่าของแรงดันที่ระบุไว้ — ค่าเกณฑ์นี้แสดงถึงความสมบูรณ์ของคุณสมบัติด้านไดอิเล็กตริกที่แท้จริง ไม่ใช่เพียงแค่การสอดคล้องตามค่าที่ระบุไว้โดยผิวเผิน

ท่านอาจคาดหวังว่าสูตรเรซินอีพอกซีที่สอดคล้องกับมาตรฐาน IEC จะเพียงพอสำหรับทุกสภาพแวดล้อมในการติดตั้ง อย่างไรก็ตาม ปัญหาคือเรซินอีพอกซีแบบไบส์ฟีนอลทั่วไปมีแนวโน้มเกิดการลัดวงจรบนผิวหน้า (surface tracking) และเสื่อมสภาพจากแสง UV ในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้นสูงหรือได้รับรังสี UV โดยตรง ขณะที่เรซินอีพอกซีไซโคลอะลิฟาติกสามารถรักษาค่าความต้านทานผิวหน้าได้ดีกว่าในช่วงสภาพแวดล้อมที่กว้างขึ้น ชุดชิ้นส่วนฉนวนและเรซินอีพอกซีนี้จึงใช้สูตรไซโคลอะลิฟาติกเป็นพิเศษ เพื่อรองรับการติดตั้งทั้งในสถานีไฟฟ้าย่อยชายฝั่งที่มีอุณหภูมิสูง ไปจนถึงสภาพแวดล้อมที่หนาวจัดมาก โดยมีขอบเขตการใช้งานที่ผ่านการตรวจสอบแล้ว ตั้งแต่ −40°C ถึง +105°C

• ฉนวนยึดตั้งเดี่ยวและฉนวนรองรับบัสบาร์: แรงดันกำหนดค่า 12 กิโลโวลต์ 24 กิโลโวลต์ และ 40.5 กิโลโวลต์; ความสามารถรับแรงยื่น (cantilever rating) ตั้งแต่ 1000 นิวตัน ถึง 2500 นิวตัน; มีรูเกลียวทองเหลืองขนาด M10 และ M12 ฝังอยู่ที่ปลายทั้งสองข้าง; ปลอกป้องกันการลัดวงจรแบบสลับกันลึก เพื่อเพิ่มความต้านทานต่อการลัดวงจร (flashover) ในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้นสูง
• กล่องขั้วต่อ (spout boxes): ให้แรงดันไฟฟ้าแบบกำหนดไว้ที่ 12 กิโลโวลต์ กระแสไฟฟ้าแบบกำหนดไว้ที่ 630 แอมแปร์ ถึง 1250 แอมแปร์; ช่องภายในที่มีฉนวนเรียบ; แท่งสัมผัสทำจากโลหะผสมทองแดงชุบเงิน; ปลอกกันการลื่นไถลของประจุไฟฟ้าตามพื้นผิว; ฐานยึดแบบสี่เหลี่ยมมีขอบยื่นสำหรับติดตั้งกับแผงสวิตช์เกียร์แบบ KYN28 และแผงที่เข้ากันได้
• บุชชิงแบบติดผนัง: ให้แรงดันไฟฟ้าแบบกำหนดไว้ที่ 12 กิโลโวลต์; ช่องกลวงสำหรับการส่งผ่านบัสบาร์แบบแข็ง; ปลอกกันการลื่นไถลของประจุไฟฟ้าตามพื้นผิวแบบสลับกันเพื่อความต้านทานต่อการลัดวงจรแบบอาร์คสูง; ปลอกกลางแบบบูรณาการสำหรับการยึดติดกับผนังของช่อง; มีให้เลือกทั้งแบบกลมและแบบรี พร้อมตัวเลือกขนาดอย่างครอบคลุม
• ปลอก GIS รุ่น 202: ให้แรงดันไฟฟ้าแบบกำหนดไว้ที่ 24 กิโลโวลต์ กระแสไฟฟ้าแบบกำหนดไว้ที่ 200 แอมแปร์ ถึง 630 แอมแปร์; ขั้วต่อแบบนำไฟฟ้าสำหรับการเชื่อมต่อบัสบาร์แบบแข็ง; ปะเก็นแบบโอ-ริงสำหรับการปิดผนึกก๊าซ SF6 อย่างแน่นหนา; ส่วนล่างแบบลดขนาดเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพสนามไฟฟ้า; ออกแบบมาเฉพาะสำหรับการใช้งานเชื่อมต่อข้อศอกสายเคเบิลในอุปกรณ์ RMU

การใช้งานทั่วไป

ชิ้นส่วนฉนวนและเรซินอีพอกซีเหล่านี้มีการกำหนดขนาดและผ่านการทดสอบเพื่อใช้งานโดยตรงในตู้สวิตช์เกียร์แบบโลหะหุ้มฉนวนอากาศที่มีแรงดัน 12 กิโลโวลต์ และ 24 กิโลโวลต์ รวมถึงหน่วยวงจรหลัก (ring main units) และตู้สวิตช์เกียร์แบบใช้ก๊าซเป็นฉนวน (gas-insulated switchgear) ประเภทแผงหลักที่ครอบคลุม ได้แก่ KYN28, HXGN, RMU และ GIS ซึ่งเป็นรูปแบบตู้สวิตช์เกียร์ระดับแรงดันกลาง (MV) ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในสถานีจ่ายไฟฟ้าทั่วภูมิภาคยุโรปตะวันออก แอฟริกา ตะวันออกกลาง และเอเชียตะวันออกเฉียงใต้

ผลิตภัณฑ์ในกลุ่มนี้รองรับทั้งการผลิตแผงใหม่และการบำรุงรักษาแบบเปลี่ยนชิ้นส่วนโดยตรง สำหรับผู้ผลิตแผง ชิ้นส่วนฉนวนและเรซินอีพอกซีจัดหาองค์ประกอบสำคัญ เช่น ฉนวนรองรับ (post insulator), ปลอกสายนำ (bushing) และพื้นผิวเชื่อมต่อขั้วต่อ (contact interface) สำหรับการประกอบแผง KYN28 หรือ HXGN ตามขนาดที่ยืนยันแล้ว ส่วนผู้ซื้อที่ต้องการอะไหล่สำหรับตู้สวิตช์เกียร์ที่ติดตั้งมาแล้ว 5–15 ปี ความเข้ากันได้แบบเปลี่ยนชิ้นส่วนโดยตรงกับแผง KYN28, HXGN และ RMU ช่วยแก้ปัญหาที่พบบ่อยคือ ชิ้นส่วนไม่มีจำหน่าย เนื่องจากผู้จัดจำหน่ายเดิมเลิกเก็บสินค้ารุ่นนั้นไว้แล้ว

ใช้งานในสถานีจ่ายไฟฟ้าแรงปานกลาง ระบบจ่ายไฟฟ้าอุตสาหกรรม เช่น สถานประกอบการเหมืองแร่และโรงงานผลิต ระบบเชื่อมต่อพลังงานหมุนเวียนเข้ากับโครงข่ายไฟฟ้า และโครงข่ายจ่ายไฟฟ้าระดับที่สองของหน่วยงานสาธารณูปโภค สำหรับผู้ซื้อในตลาดตะวันออกกลางและแอฟริกา — ซึ่งอุณหภูมิแวดล้อมสูงสุดมักเกิน ๕๐ องศาเซลเซียสอย่างสม่ำเสมอ และการได้รับรังสี UV สูงเป็นปัจจัยสำคัญในการให้บริการ — สูตรไซโคลอะลิฟาติกและช่วงอุณหภูมิในการใช้งานตั้งแต่ −๔๐ ถึง +๑๐๕ องศาเซลเซียสของชิ้นส่วนฉนวนและเรซินอีพอกซีเหล่านี้ ให้ความเหมาะสมด้านสิ่งแวดล้อมที่ยืนยันแล้วตลอดอายุการใช้งานจริง

วิธีเลือกชิ้นส่วนฉนวนและเรซินอีพอกซีที่เหมาะสม

การเลือกชิ้นส่วนฉนวนและเรซินอีพอกซีต้องใช้ขั้นตอนการตัดสินใจแบบลำดับขั้น ถ้าเริ่มต้นด้วยข้อมูลนำเข้าที่ไม่เหมาะสม — ตัวอย่างเช่น ระบุเฉพาะคลาสแรงดันโดยไม่ยืนยันระดับความทนทานต่อแรงดันกระชาก — อาจทำให้ได้ชิ้นส่วนที่ผ่านการทดสอบรับรอง แต่ล้มเหลวขณะใช้งานจริงภายใต้สภาวะแรงดันชั่วคราวของระบบ ลำดับขั้นตอนการเลือกต่อไปนี้ใช้ได้ทั้งกรณีที่คุณทำงานจากบิลออฟแมทเทอเรียล (BOM) ของแผงสวิตช์เกียร์ หรือกรณีที่ต้องการเปลี่ยนชิ้นส่วนเพื่อการบำรุงรักษา

ขั้นตอนที่ ๑ — ยืนยันคลาสแรงดันและระดับความทนทานที่กำหนด ระบุแรงดันระบบ (12 กิโลโวลต์ 24 กิโลโวลต์ หรือ 40.5 กิโลโวลต์) แรงดันไฟฟ้าแบบความถี่ที่กำหนดไว้สำหรับการทนทาน และแรงดันไฟฟ้าแบบฟ้าผ่าที่กำหนดไว้สำหรับการทนทาน หากจุดติดตั้งมีระยะสายยาวหรืออยู่ด้านหลังหม้อแปลงที่มีการเปลี่ยนสถานะอย่างรวดเร็ว แรงดันชั่วคราวจริงอาจสูงกว่าสมมุติฐานตามระดับแรงดันที่ระบุไว้ การเลือกแรงดันไฟฟ้าแบบฟ้าผ่าที่กำหนดไว้สำหรับการทนทานโดยพิจารณาเพียงระดับแรงดันที่ระบุไว้ จะไม่คำนึงถึงแรงดันเกินชั่วคราวที่เกิดจากปัจจัยโครงสร้างของระบบ — และช่องว่างนี้อาจไม่ปรากฏให้เห็นจนกว่าจะเกิดเหตุการณ์ฉนวนล้มเหลว

ขั้นตอนที่ 2 — ระบุชนิดของชิ้นส่วนฉนวนและเรซินอีพอกซีที่แอปพลิเคชันของคุณต้องการ ฉนวนรองรับแบบตั้งเดี่ยวใช้ยึดตำแหน่งของบัสบาร์และรับแรงทางกลแบบยื่นออกมา — ตรวจสอบอินเทอร์เฟซการยึดแบบ M10 หรือ M12 และค่าแรงยื่นที่ต้องการ (1000 N ถึง 2500 N ขึ้นอยู่กับน้ำหนักและระยะของบัสบาร์) กล่องติดต่อเป็นส่วนแยกวงจรสำหรับการดึงรถเข็นตัวตัดวงจรแบบสุญญากาศ (VCB) ออก — ยืนยันกระแสไฟฟ้าที่กำหนดไว้ (630 A หรือ 1250 A) และชนิดของแผง (KYN28 หรือ HXGN) ปลอกผ่านผนังใช้ปิดผนึกจุดที่บัสบาร์ลอดผ่านกำแพงกั้นช่อง — ยืนยันขนาดหน้าตัดของบัสบาร์และรูปร่างของส่วนยึด (กลมหรือรี) ปลอกสำหรับระบบ GIS ใช้เชื่อมต่อกับข้อต่อสายเคเบิลแบบข้อศอกสำหรับ RMU — ยืนยันกระแสไฟฟ้าที่กำหนดไว้ (200 A ถึง 630 A) และข้อกำหนดในการบรรจุก๊าซ SF6

ขั้นตอนที่ 3 — ประเมินความเหมาะสมต่อสภาพแวดล้อมสำหรับสถานที่ติดตั้ง กระแสไฟฟ้าที่ระบุไว้บนป้ายชื่อของอุปกรณ์สวิตช์เกียร์นั้นคำนวณจากสมมุติฐานอุณหภูมิแวดล้อมที่ 40°C ตามมาตรฐาน IEC ในพื้นที่ที่มีอุณหภูมิแวดล้อมสูงกว่า 45–50°C เป็นประจำ ค่าโหลดที่ปลอดภัยจริงจะต่ำลง — และการเพิกเฉยต่อปัจจัยลดกำลัง (derating factor) จะก่อให้เกิดความเสี่ยงด้านความร้อนที่ไม่สามารถสังเกตเห็นได้จากระดับป้ายชื่อ หากสถานที่ติดตั้งอยู่ในบริเวณชายฝั่ง หรือมีรังสี UV สูง หรือมีสารเคมีรุนแรง โปรดตรวจสอบให้แน่ใจว่าสูตรไซโคลอะไลฟาติก (cycloaliphatic formulation) และช่วงอุณหภูมิใช้งานที่ผ่านการรับรองแล้ว (−40°C ถึง +105°C) สอดคล้องกับเงื่อนไขจริงของสถานที่

ขั้นตอนที่ 4 — ตรวจสอบความเข้ากันได้ของแผงสำหรับการเปลี่ยนชิ้นส่วนในการบำรุงรักษา หากจัดหาชิ้นส่วนฉนวนและเรซินอีพอกซีสำหรับการติดตั้งแบบ KYN28, HXGN, RMU หรือ GIS โปรดยืนยันการเชื่อมต่อเชิงมิติกับแบบแปลนแผงที่ติดตั้งจริง ชิ้นส่วนสำรองแบบติดตั้งแทนโดยตรงมีจำหน่ายสำหรับรุ่นแผงทั่วไป หากไม่มีแบบแปลน สามารถยืนยันมิติของผลิตภัณฑ์และลักษณะการติดตั้งได้ก่อนดำเนินการสั่งซื้อ

หากสภาพแวดล้อมในการติดตั้งเป็นแบบในร่มมาตรฐาน โดยมีอุณหภูมิแวดล้อมอยู่ภายในเกณฑ์พื้นฐานของ IEC ที่ 40°C และไม่มีการสัมผัสกับรังสี UV หรือสารเคมีอย่างมีนัยสำคัญ ช่วงผลิตภัณฑ์ APG-cast cycloaliphatic ที่จัดอยู่ในหมวดหมู่นี้จะเหมาะสมสำหรับทุกระดับแรงดันไฟฟ้าที่ระบุไว้ทั้งหมด อย่างไรก็ตาม หากเงื่อนไขใดเงื่อนไขหนึ่งเปลี่ยนแปลงไป — ตัวอย่างเช่น การติดตั้งดำเนินการภายนอกอาคาร ณ สถานีไฟฟ้าย่อยชายฝั่งที่ได้รับรังสี UV อย่างเข้มข้นในแอฟริกาตะวันออก หรือในโรงงานอุตสาหกรรมที่ตั้งอยู่ในเขตอากาศหนาว — ช่วงอุณหภูมิที่ผ่านการรับรองแล้วและข้อกำหนดวัสดุจะกลายเป็นเกณฑ์หลักที่ใช้ในการคัดเลือก

เหตุใดฉนวนกันไฟฟ้าและชิ้นส่วนเรซินอีพอกซีจึงมีความสำคัญต่อความน่าเชื่อถือระยะยาวของอุปกรณ์ควบคุมระบบไฟฟ้า

อุปกรณ์เสริมสำหรับสวิตช์เกียร์ ได้แก่ ฉนวนไฟฟ้า บูชิง และกล่องขั้วต่อ เป็นหมวดหมู่สินค้าที่ลูกค้าซื้อซ้ำอย่างต่อเนื่องควบคู่ไปกับการจัดซื้อสวิตช์เกียร์แบบลงทุนครั้งใหญ่ แต่มีช่วงเวลาการสั่งซื้อและระดับความเร่งด่วนในการตัดสินใจที่แตกต่างกัน ส่วนประกอบฉนวนไฟฟ้าและเรซินอีพอกซีจะถูกจัดหาเพื่อใช้ในงานสร้างแผงไฟฟ้าใหม่ รอบการบำรุงรักษาตามแผน การขยายระบบแผงไฟฟ้า และการเปลี่ยนชิ้นส่วนที่เสียหาย — แต่ละสถานการณ์มีความต้องการระยะเวลาการนำส่งที่ต่างกัน และระดับความมั่นใจในข้อกำหนดทางเทคนิคที่ไม่เท่ากัน

คำแนะนำทั่วไปจากองค์กรมาตรฐานอุตสาหกรรมไฟฟ้าที่ได้รับการยอมรับสอดคล้องกับหลักการที่ว่า ชิ้นส่วนฉนวนสำหรับอุปกรณ์สวิตช์เกียร์แรงดันกลาง (MV) ต้องมีข้อมูลการทดสอบชนิด (type test) ครอบคลุมสมรรถนะด้านความทนทานต่อแรงดันไฟฟ้า ความผิดปกติของการปล่อยประจุบางส่วน (partial discharge) และสมรรถนะด้านความร้อน — ไม่ใช่เพียงอาศัยการตรวจสอบด้วยสายตา หรือค่าระบุไว้ตามชื่อ (nominal rating) เท่านั้น การผ่านการทดสอบแรงดันตามค่าที่ระบุไว้เป็นเพียงจุดเริ่มต้นที่จำเป็น แต่ไม่ใช่การรับประกันว่าจะให้สมรรถนะที่เชื่อถือได้ในระยะยาวภายใต้สภาวะการใช้งานจริง ช่องว่างดังกล่าวจะปรากฏชัดเมื่อความชื้นในอากาศ รังสี UV หรืออุณหภูมิขณะทำงานในสถานที่ติดตั้งจริง แตกต่างไปจากสมมุติฐานที่ใช้ในการทดสอบ บันทึกกระบวนการผลิตแบบ APG และบันทึกผลการทดสอบการปล่อยประจุบางส่วนที่ต่ำกว่า 10 pC ถือเป็นจุดควบคุมคุณภาพที่สำคัญในการจัดซื้อ เพราะสะท้อนคุณภาพการผลิตจริง ไม่ใช่เพียงข้อกำหนดเชิงทฤษฎีเท่านั้น

สำหรับผู้ซื้อที่จัดหาชิ้นส่วนฉนวนและเรซินอีพอกซีสำหรับการประกอบแผง KYN28 หรือ HXGN หรือสำหรับการประกอบหน่วยสวิตช์เกียร์แบบแยกส่วน (RMU) และระบบฉนวนก๊าซ (GIS) ที่ต้องการชิ้นส่วนทดแทนหรือขยายเพิ่มเติม ผลิตภัณฑ์ครอบคลุมกล่องขั้วต่อ บุชชิงผ่านผนัง อินซูเลเตอร์แบบแท่งตั้ง และปลอก GIS สำหรับระดับแรงดันไฟฟ้าปานกลาง (MV) ตามมาตรฐาน สามารถผลิตแบบ OEM ตามแบบแปลนของลูกค้า รวมทั้งจัดจำหน่ายชิ้นส่วนทดแทนโดยตรงสำหรับแผงชนิดทั่วไปได้เช่นกัน ในการสอบถาม โปรดระบุประเภทของแผง ระดับแรงดันไฟฟ้า ค่ากระแสไฟฟ้าที่กำหนด และข้อกำหนดด้านมิติ เพื่อยืนยันข้อมูลจำเพาะก่อนดำเนินการสั่งซื้อ