Qu'est-ce qu'une barre omnibus tubulaire en caoutchouc de silicone EPDM et comment la co-extrusion permet-elle une isolation supérieure ?

Le Barre omnibus tubulaire en caoutchouc de silicone EPDM adopte une conception structurelle d'isolation blindée composite. Grâce à la technologie d'extrusion de polymères, le conducteur tubulaire en cuivre ou en aluminium, la couche de blindage du conducteur, la couche d'isolation et la couche de blindage isolant sont co-extrudés en un seul processus, réalisant à la fois des fonctions conductrices de transport de courant et d'isolation blindée. Comparée aux barres omnibus traditionnelles à isolation enveloppée, cette structure élimine les espaces d'air et les bulles entre les couches , réduisant considérablement les risques de décharge partielle. La résistance d'isolement atteint ≥10 000 MΩ (10 kV et plus), la tension de tenue aux chocs de foudre atteint 95 kV (classe 10 kV) à 200 kV (classe 35 kV) , et le niveau de protection atteint IP55, ce qui le rend adapté aux environnements extérieurs et fortement pollués.

Principes de conception de la structure d'isolation blindée composite

Avantages structurels de la technologie de co-extrusion triple couche

Le 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:

• Le winding process tends to produce residual air gaps, increasing partial discharge risks
• Le uniformity of insulation liquid coating is difficult to control, and bubbles easily form after curing
• Des espaces existent au niveau des interfaces intercouches, ce qui peut entraîner une rupture de l'isolation lors d'un fonctionnement à long terme

La technologie de coextrusion triple couche résout fondamentalement les problèmes ci-dessus. Grâce au moulage en une seule étape, il obtient un interface sans espace , rendant la distribution du champ électrique plus uniforme et contrôlant les décharges partielles moins de 10 PC .

Fonctions et caractéristiques de chaque couche

Analyse comparative des performances des matériaux clés

Performance d'isolation du caoutchouc EPDM par rapport au caoutchouc de silicone

Le caoutchouc EPDM (éthylène propylène diène monomère) et le caoutchouc de silicone sont les matériaux de base des couches d'isolation des barres omnibus tubulaires. Chacun présente des avantages en termes de performances électriques et de résistance à l’environnement :

Comme le montrent les données, le caoutchouc de silicone présente des avantages en termes de rigidité diélectrique et de plage de température , avec une rigidité diélectrique jusqu'à 28 kV/mm et une plage de températures de fonctionnement de -60°C à 200°C. Le caoutchouc EPDM excelle en termes de résistance aux intempéries et de performances anti-vibrations, et son coût est relativement inférieur. En pratique, une utilisation unique de matériau ou de composite peut être sélectionnée en fonction de conditions de travail spécifiques.

Sélection du matériau du conducteur : tube en cuivre ou tube en aluminium

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

• Le hollow structure effectively reduces the skin effect, improving current-carrying capacity
• Le circular tube shape optimizes electric field distribution and reduces corona discharge
• Les conducteurs en cuivre ont une faible résistivité et une capacité de courant élevée ; les conducteurs en aluminium sont légers et économiques

Les conducteurs en cuivre utilisent généralement du cuivre électrolytique de haute pureté C11000 ou C10100, tandis que les conducteurs en aluminium utilisent un alliage d'aluminium 1350 ou 6101. Lors du pliage du conducteur, le rayon de courbure doit être ≥2,5 fois le diamètre du tube pour éviter la fissuration de la couche isolante.

Explication détaillée du processus de fabrication par co-extrusion triple couche

Flux de processus et contrôle qualité

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

1. Préparation des matières premières : Les tubes en cuivre/aluminium sont étirés et découpés selon les spécifications standards ; les matériaux isolants nécessitent un prétraitement de séchage
2. Traitement des conducteurs : Découpe, indentation, poinçonnage et étamage selon les dessins pour réduire la résistance de contact ; Les cintreuses de tuyaux CNC ajustent les angles
3. Coextrusion triple couche : L'extrudeuse extrude simultanément la couche de blindage conducteur, la couche d'isolation et la couche de blindage isolant, assurant une liaison intercouche étroite.
4. Extrusion de la gaine extérieure : La gaine extérieure en polymère polyoléfine offre une protection mécanique et une étanchéité environnementale
5. Traitement de blindage des articulations : La conception blindée permet d'obtenir une isolation complète, avec une décharge partielle au niveau des joints contrôlée en dessous de 10 pC

Normes de test clés

Les produits finis doivent passer les tests rigoureux suivants :

• Test de tension de tenue à fréquence industrielle : vérifie la fiabilité de la couche d'isolation à la tension nominale
• Essai de tenue aux chocs de foudre : la classe 10 kV doit résister à une tension de choc de 95 kV ; La classe 35 kV doit résister à 200 kV
• Détection de décharge partielle : nécessite une décharge partielle <10 PC
• Test d'élévation de température et de stabilité dynamique : simule les conditions de pleine charge et de court-circuit pour vérifier la dissipation thermique et la résistance mécanique.
• Inspection de la qualité du soudage : soudage automatique à l'arc sous argon, résistance des joints ≤1 μΩ

Scénarios d'application typiques et cas d'ingénierie

Nouvelle production d’énergie énergétique

Dans les centrales photovoltaïques et les parcs éoliens, Barre omnibus tubulaire en caoutchouc de silicone EPDMs sont largement utilisés pour la transmission de courant élevé du côté basse tension des transformateurs. La tension nominale couvre 0,4 kV à 35 kV (Certains produits prennent en charge 110 kilovolts) et la capacité de courant d'une seule barre atteint 12 000 A, répondant aux besoins de collecte d'énergie et d'augmentation des nouvelles unités énergétiques de grande capacité. Les produits de type extérieur ont un niveau de protection IP55, capable de résister au sable, au brouillard salin et à l’érosion UV.

Systèmes de distribution d'énergie industrielle

Dans les salles de distribution et les appareillages de commutation des grandes entreprises industrielles, les barres omnibus tubulaires remplacent les barres omnibus et les câbles rectangulaires traditionnels, résolvant ainsi les problèmes suivants :

• Dissipation thermique : les conducteurs creux combinés à la conduction thermique de la couche isolante offrent un meilleur contrôle de l'augmentation de la température que les canalisations de bus densément isolées.
• Résistance mécanique : la structure tubulaire présente une meilleure résistance à la flexion et aux vibrations que les barres omnibus rectangulaires
• Optimisation de l'espace : la conception compacte réduit l'encombrement de l'appareillage de commutation

Alimentation électrique de traction pour le transport ferroviaire

Dans les sous-stations de traction 25 kV CA destinées aux chemins de fer à grande vitesse et au transport ferroviaire urbain, les équipements résistent aux vibrations et aux impacts extrêmes. Les structures utilisant des isolateurs composites polymères renforcés de fibres de verre avec des gaines extérieures en caoutchouc de silicone offrent une résistance mécanique et une résistance à la fatigue élevées grâce à l'âme en fibre de verre. Le caractéristiques autonettoyantes hydrophobes du caoutchouc de silicone extérieur résiste efficacement à la poussière de frein conductrice et aux polluants environnementaux, garantissant ainsi la fiabilité de l'alimentation électrique de traction.

Systèmes haute tension pour véhicules électriques

Avec la prolifération des véhicules électriques (VE) et des véhicules électriques hybrides (HEV), la demande de manchons isolants pour barres omnibus haute tension a augmenté. Les manchons thermorétractables en caoutchouc de silicone (tels que le type ST-OR) sont spécialement conçus pour couvrir l'isolation des barres omnibus, avec une rigidité diélectrique jusqu'à 28 kV/mm et une plage de températures de fonctionnement de -40°C à 200°C. Après installation thermorétractable, ils conservent la flexibilité du caoutchouc de silicone, servant d'alternative aux câbles haute tension pour améliorer la fiabilité du système de distribution et simplifier les processus de production.

Points de sélection technique et spécifications d'installation

Correspondance entre la classe de tension et l'épaisseur de l'isolation

Sélectionnez l'épaisseur d'isolation et la structure de blindage correspondantes en fonction de la classe de tension du système :

Sélection d’adaptabilité environnementale

Différents environnements d'application imposent des exigences différenciées sur les matériaux d'isolation des barres omnibus :

• Environnements de haute altitude (> 1 000 m) : une densité de l'air réduite entraîne une diminution de la rigidité diélectrique, nécessitant une distance d'isolement et une ligne de fuite accrues, avec correction d'altitude conformément aux normes CEI 62271-1.
• Zones côtières et fortement polluées : Les gaines extérieures en caoutchouc de silicone sont sélectionnées, utilisant leurs caractéristiques hydrophobes pour empêcher la formation continue de film d'eau, combinées à des structures à nervures profondes pour prolonger les lignes de fuite.
• Zones à fortes vibrations (chemins de fer, navires) : Évitez les matériaux fragiles ; sélectionner des matériaux flexibles tels que l'EPDM ou le caoutchouc de silicone pour garantir la résistance à la fatigue
• Environnements à températures extrêmes : Les coefficients de dilatation thermique des matériaux doivent correspondre aux conducteurs métalliques pour éviter la fissuration de la couche isolante due aux cycles de température.

Précautions d'installation

Le following aspects require attention during installation:

• Contrôle du rayon de courbure : rayon de courbure minimum ≥2,5 fois le diamètre extérieur du tube pour éviter un étirement excessif de la couche isolante
• Traitement des joints : la conception du joint blindé assure la continuité de l'isolation sur toute la ligne
• Espacement de fixation : espacement raisonnablement défini des points de support en fonction des spécifications et de la portée des barres omnibus pour éviter la concentration des contraintes mécaniques
• Exigences de mise à la terre : les couches de blindage isolantes doivent être mises à la terre de manière fiable pour garantir la sécurité du personnel et de l'équipement.

Tendances du développement technologique

Nouveaux matériaux et fabrication intelligente

La technologie des barres omnibus tubulaires en caoutchouc de silicone EPDM évolue dans les directions suivantes :

• Coextrusion fonctionnelle : Développer des procédés de coextrusion de caoutchouc de silicone avec du TPU et d'autres matériaux pour équilibrer flexibilité et résistance à l'usure, ou construire des structures sandwich multicouches pour une intégration fonctionnelle
• Extrusion de caoutchouc de silicone liquide (LSR) : Utilisé pour les micro-composants à section transversale complexe de très haute précision, offrant une automatisation et une propreté plus élevées
• Inspection en ligne et intégration MES : Surveillance 100 % en ligne des dimensions critiques et des défauts de surface, avec des données traçables, répondant aux exigences de haute fiabilité des domaines tels que l'électronique automobile
• Caoutchouc de silicone réticulé par rayonnement : Utilisé pour les câbles spéciaux, offrant une résistance thermique et des performances mécaniques plus élevées

Avec l'accélération des véhicules à énergie nouvelle, des communications 5G et de la construction de centres de données, la demande de composants d'isolation miniaturisés haute tension et haute fréquence continuera de croître, ce qui stimulera Barre omnibus tubulaire en caoutchouc de silicone EPDM technologie vers des performances plus élevées et une plus grande intelligence.