Was ist eine röhrenförmige Sammelschiene aus EPDM-Silikonkautschuk und wie ermöglicht die Coextrusion eine hervorragende Isolierung?

Die Rohrförmige Sammelschiene aus EPDM-Silikonkautschuk Nimmt ein strukturelles Design mit abgeschirmter Verbundisolierung an. Durch die Polymerextrusionstechnologie werden der rohrförmige Kupfer- oder Aluminiumleiter, die Leiterabschirmschicht, die Isolationsschicht und die Isolationsabschirmschicht in einem einzigen Prozess koextrudiert, wodurch sowohl leitende stromführende als auch abgeschirmte Isolationsfunktionen erreicht werden. Im Vergleich zu herkömmlichen Sammelschienen mit umwickelter Isolierung ist diese Struktur beseitigt Luftspalte und Blasen zwischen den Schichten , wodurch das Teilentladungsrisiko deutlich reduziert wird. Der Isolationswiderstand erreicht ≥10.000 MΩ (10 kV und mehr) erreicht die Blitzstoßfestigkeitsspannung 95 kV (10-kV-Klasse) bis 200 kV (35-kV-Klasse) , und die Schutzstufe erreicht IP55, wodurch es für den Außenbereich und stark verschmutzte Umgebungen geeignet ist.

Konstruktionsprinzipien der abgeschirmten Verbundisolationsstruktur

Strukturelle Vorteile der Dreischicht-Coextrusionstechnologie

Die EPDM silicone rubber tubular bus bar employs triple-layer co-extrusion technology, simultaneously extruding the conductor shielding layer, insulation layer, and insulation shielding layer to ensure tight, gap-free interfaces between the inner and outer shielding layers and the insulation layer. Traditional wrapped-insulation bus bars use an insulation tape winding process, which has the following inherent defects:

• Die winding process tends to produce residual air gaps, increasing partial discharge risks
• Die uniformity of insulation liquid coating is difficult to control, and bubbles easily form after curing
• An den Grenzflächen zwischen den Schichten bestehen Lücken, die im Langzeitbetrieb zu einem Isolationsausfall führen können

Die Dreischicht-Coextrusionstechnologie löst die oben genannten Probleme grundsätzlich. Durch einstufiges Formen wird eine erreicht Zero-Gap-Schnittstelle , wodurch die Verteilung des elektrischen Feldes gleichmäßiger wird und die Teilentladung kontrolliert wird weniger als 10 pC .

Funktionen und Eigenschaften jeder Schicht

Vergleichende Analyse der wichtigsten Materialleistungen

Isolationsleistung von EPDM-Gummi im Vergleich zu Silikonkautschuk

EPDM-Kautschuk (Ethylen-Propylen-Dien-Monomer) und Silikonkautschuk sind die Kernmaterialien für rohrförmige Sammelschienen-Isolierschichten. Jedes hat Vorteile hinsichtlich der elektrischen Leistung und der Umweltbeständigkeit:

Wie die Daten zeigen, Silikonkautschuk hat Vorteile in Bezug auf Durchschlagsfestigkeit und Temperaturbereich , mit Spannungsfestigkeit bis zu 28 kV/mm und einem Betriebstemperaturbereich von -60 °C bis 200 °C. EPDM-Gummi zeichnet sich durch Witterungsbeständigkeit und Vibrationsdämpfung aus und ist vergleichsweise kostengünstiger. In der Praxis kann je nach spezifischen Arbeitsbedingungen ein Einzelmaterial oder eine Verbundverwendung ausgewählt werden.

Auswahl des Leitermaterials: Kupferrohr vs. Aluminiumrohr

Die tubular bus bar conductor adopts a hollow copper tube or aluminum tube structure, offering the following advantages over traditional rectangular bus bars:

• Die hollow structure effectively reduces the skin effect, improving current-carrying capacity
• Die circular tube shape optimizes electric field distribution and reduces corona discharge
• Kupferleiter haben einen niedrigen spezifischen Widerstand und eine hohe Stromkapazität; Aluminiumleiter sind leicht und kostengünstig

Kupferleiter verwenden typischerweise hochreines Elektrolytkupfer C11000 oder C10100, während Aluminiumleiter eine Aluminiumlegierung 1350 oder 6101 verwenden. Beim Biegen des Leiters sollte der Biegeradius betragen ≥2,5-facher Rohrdurchmesser um Risse in der Isolierschicht zu vermeiden.

Detaillierte Erläuterung des Herstellungsprozesses der Dreischicht-Coextrusion

Prozessablauf und Qualitätskontrolle

Die manufacturing of EPDM silicone rubber tubular bus bars employs precision extrusion processes. The main steps include:

1. Rohstoffvorbereitung : Kupfer-/Aluminiumrohre werden nach Standardspezifikationen gezogen und geschnitten; Dämmstoffe erfordern eine trocknende Vorbehandlung
2. Leiterverarbeitung : Schneiden, Einkerben, Stanzen und Verzinnen nach Zeichnung zur Reduzierung des Kontaktwiderstands; CNC-Rohrbieger stellen Winkel ein
3. Dreischichtige Coextrusion : Der Extruder extrudiert gleichzeitig die Leiterabschirmschicht, die Isolationsschicht und die Isolationsabschirmschicht und sorgt so für eine dichte Verbindung zwischen den Schichten
4. Außenmantelextrusion : Außenmantel aus Polyolefin-Polymer bietet mechanischen Schutz und Abdichtung gegen Umwelteinflüsse
5. Gelenkschutzbehandlung : Durch das abgeschirmte Design wird eine vollständige Isolierung erreicht, wobei die Teilentladung an den Verbindungsstellen auf unter 10 pC kontrolliert wird

Wichtige Prüfstandards

Fertige Produkte müssen die folgenden strengen Tests bestehen:

• Spannungsfestigkeitstest bei Netzfrequenz: Überprüft die Zuverlässigkeit der Isolationsschicht bei Nennspannung
• Prüfung der Blitzstoßfestigkeit: Die 10-kV-Klasse muss einer Stoßspannung von 95 kV standhalten. Die 35-kV-Klasse muss 200 kV standhalten
• Teilentladungserkennung: Erfordert Teilentladung <10 pC
• Temperaturanstiegs- und dynamischer Stabilitätstest: Simuliert Volllast- und Kurzschlussbedingungen, um die Wärmeableitung und mechanische Festigkeit zu überprüfen
• Schweißqualitätsprüfung: Automatisches Argon-Lichtbogenschweißen, Verbindungswiderstand ≤1 μΩ

Typische Anwendungsszenarien und technische Fälle

Neue Energieerzeugung

In Photovoltaik-Kraftwerken und Windparks, Rohrförmige Sammelschiene aus EPDM-Silikonkautschuks werden häufig zur Hochstromübertragung auf der Niederspannungsseite von Transformatoren eingesetzt. Die Nennspannung deckt ab 0,4 kV bis 35 kV (Einige Produkte unterstützen 110 kV) und die Stromkapazität eines Einzelstabs erreicht 12.000 A und deckt damit den Stromsammel- und Spannungserhöhungsbedarf von neuen Energieeinheiten mit großer Kapazität. Produkte für den Außenbereich verfügen über die Schutzart IP55 und sind beständig gegen Sand, Salznebel und UV-Erosion.

Industrielle Stromverteilungssysteme

In Verteilerräumen und Schaltanlagen großer Industrieunternehmen ersetzen röhrenförmige Sammelschienen herkömmliche rechteckige Sammelschienen und Kabel und lösen so die folgenden Probleme:

• Wärmeableitung: Hohlleiter in Kombination mit der Wärmeleitung der Isolierschicht sorgen für eine bessere Kontrolle des Temperaturanstiegs als dicht isolierte Sammelschienenkanäle
• Mechanische Festigkeit: Die röhrenförmige Struktur weist eine bessere Biege- und Vibrationsfestigkeit auf als rechteckige Stromschienen
• Platzoptimierung: Kompaktes Design reduziert den Platzbedarf der Schaltanlage

Bahnstromversorgung für den Schienenverkehr

In 25-kV-Wechselstrom-Umspannwerken für Hochgeschwindigkeitszüge und den städtischen Schienenverkehr halten die Geräte extremen Vibrationen und Stößen stand. Strukturen aus glasfaserverstärkten Polymerverbundisolatoren mit Außenmänteln aus Silikonkautschuk bieten durch den Glasfaserkern eine hohe mechanische Festigkeit und Ermüdungsbeständigkeit. Die hydrophobe Selbstreinigungseigenschaften des äußeren Silikonkautschuks widerstehen wirksam leitfähigem Bremsstaub und Umweltschadstoffen und gewährleisten so die Zuverlässigkeit der Traktionsstromversorgung.

Hochspannungssysteme für Elektrofahrzeuge

Mit der Verbreitung von Elektrofahrzeugen (EVs) und Hybrid-Elektrofahrzeugen (HEVs) ist die Nachfrage nach Isolierhülsen für Hochspannungs-Sammelschienen sprunghaft angestiegen. Schrumpfschläuche aus Silikonkautschuk (z. B. Typ ST-OR) sind speziell für die Isolationsabdeckung von Sammelschienen konzipiert und haben eine Spannungsfestigkeit von bis zu 28 kV/mm und einen Betriebstemperaturbereich von -40 °C bis 200 °C. Nach der Wärmeschrumpfinstallation behalten sie die Flexibilität von Silikonkautschuk und dienen als Alternative zu Hochspannungskabeln, um die Zuverlässigkeit des Verteilungssystems zu verbessern und Produktionsprozesse zu vereinfachen.

Technische Auswahlpunkte und Installationsspezifikationen

Spannungsklasse und Isolationsdickenanpassung

Wählen Sie entsprechend der Spannungsklasse des Systems die entsprechende Isolationsdicke und den Schirmaufbau:

Auswahl der Umweltanpassungsfähigkeit

Unterschiedliche Anwendungsumgebungen stellen unterschiedliche Anforderungen an die Isoliermaterialien für Sammelschienen:

• Umgebungen in großer Höhe (>1.000 m): Eine verringerte Luftdichte führt zu einer verringerten dielektrischen Festigkeit, was eine größere Isolationsstrecke und Kriechstrecke mit Höhenkorrektur gemäß den Normen IEC 62271-1 erfordert
• Küstengebiete und stark verschmutzte Gebiete : Es werden Außenmäntel aus Silikonkautschuk ausgewählt, die ihre hydrophoben Eigenschaften nutzen, um eine kontinuierliche Wasserfilmbildung zu verhindern, kombiniert mit tiefen Rippenschirmstrukturen, um Kriechstrecken zu verlängern
• Bereiche mit hoher Vibration (Eisenbahnen, Schiffe): Vermeiden Sie spröde Materialien; Wählen Sie flexible Materialien wie EPDM oder Silikonkautschuk, um Ermüdungsfestigkeit zu gewährleisten
• Umgebungen mit extremen Temperaturen : Die Wärmeausdehnungskoeffizienten des Materials müssen mit denen von Metallleitern übereinstimmen, um eine Rissbildung der Isolierschicht durch Temperaturwechsel zu verhindern

Vorsichtsmaßnahmen bei der Installation

Die following aspects require attention during installation:

• Biegeradiuskontrolle: Mindestbiegeradius ≥2,5-facher Rohraußendurchmesser, um eine übermäßige Dehnung der Isolierschicht zu verhindern
• Verbindungsbehandlung: Das abgeschirmte Verbindungsdesign gewährleistet eine vollständige Isolationskontinuität
• Befestigungsabstand: Stellen Sie den Abstand der Stützpunkte entsprechend den Spezifikationen und der Spannweite der Sammelschiene angemessen ein, um eine Konzentration mechanischer Spannungen zu vermeiden
• Erdungsanforderungen: Die Abschirmschichten der Isolierung müssen zuverlässig geerdet sein, um die Sicherheit von Personal und Ausrüstung zu gewährleisten

Technologieentwicklungstrends

Neue Materialien und intelligente Fertigung

Die röhrenförmige Sammelschienentechnologie aus EPDM-Silikonkautschuk entwickelt sich in die folgenden Richtungen:

• Funktionelle Coextrusion : Entwicklung von Coextrusionsverfahren für Silikonkautschuk mit TPU und anderen Materialien, um Flexibilität und Verschleißfestigkeit in Einklang zu bringen, oder Aufbau mehrschichtiger Sandwichstrukturen für die Funktionsintegration
• Extrusion von Flüssigsilikonkautschuk (LSR). : Wird für hochpräzise Mikrokomponenten mit komplexem Querschnitt verwendet und sorgt für eine höhere Automatisierung und Sauberkeit
• Online-Inspektion und MES-Integration : 100 % Online-Überwachung kritischer Abmessungen und Oberflächenfehler mit rückverfolgbaren Daten, um hochzuverlässige Feldanforderungen wie beispielsweise in der Automobilelektronik zu erfüllen
• Strahlenvernetzter Silikonkautschuk : Wird für Spezialkabel verwendet und bietet eine höhere Hitzebeständigkeit und mechanische Leistung

Mit der Beschleunigung von Fahrzeugen mit neuer Energie, 5G-Kommunikation und dem Bau von Rechenzentren wird die Nachfrage nach miniaturisierten Hochspannungs- und Hochfrequenz-Isolierkomponenten weiter wachsen und vorantreiben Rohrförmige Sammelschiene aus EPDM-Silikonkautschuk Technologie hin zu höherer Leistung und größerer Intelligenz.