Una cella ad anello (RMU) è un'unità compatta di apparecchiature di manovra in media tensione assemblata in fabbrica, utilizzata nelle reti di distribuzione. Collega i cavi in media tensione in ingresso e in uscita e fornisce un'alimentazione controllata a un trasformatore di distribuzione o ad altra partenza.
In termini semplici, un'RMU svolge tre funzioni principali:
- Manovra — collega o scollega sezioni della rete in media tensione.
- Protezione — elimina i guasti al trasformatore o alle partenze utilizzando fusibili o interruttori automatici.
- Sezionamento e messa a terra — isola una sezione in guasto e fornisce una condizione di messa a terra sicura per la manutenzione.
Un'RMU tipica contiene:
- Due vani per cavi ad anello
- Uno o più vani per trasformatore o partenza
- Sezionatori sotto carico
- Sezionatori di terra
- Fusibili HRC o interruttori automatici in vuoto
- Trasformatori di corrente e relè di protezione, se richiesti
- Indicatori di presenza tensione
- Scompartimenti per cavi e meccanismi di interblocco
Le RMU sono generalmente associate a sistemi in media tensione come 6,6 kV, 10 kV, 11 kV, 20 kV e 33 kV, sebbene la tensione nominale effettiva dipenda dalle specifiche del progetto.
Topologia di base dell'RMU
Come funziona un'RMU?
1. Flusso di potenza normale
La potenza entra attraverso un cavo ad anello, attraversa l'RMU ed esce attraverso l'altro cavo ad anello. La partenza derivata alimenta un trasformatore o un carico locale.
A seconda della progettazione della rete:
- Entrambi gli interruttori ad anello possono essere chiusi, formando un anello chiuso.
- Un punto dell'anello può rimanere normalmente aperto per prevenire correnti di circolazione e semplificare il coordinamento delle protezioni.
La seconda disposizione è comune nei sistemi di distribuzione perché la rete può ancora essere alimentata dalla direzione opposta dopo un guasto o un'operazione di manutenzione.
2. Isolamento del guasto al cavo
Supponiamo che si verifichi un guasto su una sezione del cavo ad anello.
La sequenza di protezione e manovra è generalmente:
- Rilevare il guasto tramite il sistema di protezione.
- Aprire i dispositivi di manovra appropriati.
- Isolare la sezione di cavo in guasto da entrambi i lati.
- Mantenere le sezioni sane della rete alimentate dalla sorgente disponibile.
- Ripristinare l'alimentazione ai trasformatori o ai carichi non interessati attraverso il percorso alternativo, laddove la progettazione della rete lo consenta.
Questo è il principale vantaggio in termini di affidabilità della disposizione ad anello: un singolo guasto al cavo non interrompe necessariamente l'alimentazione a tutti i clienti a valle.
3. Protezione dai guasti del trasformatore
Una partenza per trasformatore può essere protetta da:
- Combinazione fusibile-sezionatore — comune per trasformatori di distribuzione di dimensioni minori.
- Interruttore automatico in vuoto con protezione a relè — preferito quando sono necessarie protezione regolabile, controllo remoto, registrazione dei guasti o un coordinamento più complesso.
In caso di guasto al trasformatore, la protezione della partenza deve operare in modo selettivo, in modo che il trasformatore venga scollegato senza far intervenire inutilmente le partenze ad anello a monte.
4. Messa a terra e isolamento per manutenzione
Un'unità RMU include normalmente un sezionatore di terra associato a ciascun cavo o partenza. Dopo che il circuito pertinente è stato isolato e verificato secondo la procedura di manovra approvata, il sezionatore di terra può collegare la sezione isolata a terra.
Interblocchi meccanici ed elettrici vengono utilizzati per prevenire combinazioni non sicure, come la chiusura di un sezionatore di terra su un circuito in tensione.
La presenza di un indicatore di tensione non costituisce, di per sé, un sostituto per una procedura approvata di isolamento, verifica prima del contatto e messa a terra. Le manovre effettive devono essere eseguite esclusivamente da personale qualificato nel rispetto delle norme di sicurezza elettrica applicabili.
Principali tipi di RMU
1. Per tecnologia di isolamento
| Tipo |
Caratteristiche principali |
Vantaggi tipici |
Principali limitazioni |
| RMU isolato in aria, AIS |
I conduttori e gli apparecchi di manovra utilizzano l'aria come mezzo di isolamento primario |
Facile accesso visivo, pratiche di manutenzione consolidate, assenza di scompartimento a gas sigillato |
Dimensioni maggiori e maggiore sensibilità a umidità, polvere e inquinamento |
| RMU isolato in gas, GIS |
I componenti di manovra sono racchiusi in uno scompartimento a gas sigillato |
Compatto, buona resistenza ambientale, bassa manutenzione |
Requisiti di manipolazione del gas e considerazioni ambientali |
| RMU a isolamento solido, SIS |
Resina epossidica o altri materiali dielettrici solidi isolano i componenti primari |
Assenza di gas SF₆, design compatto, adatto ad ambienti ostili |
La progettazione termica, la riparazione in campo e il riciclo a fine vita richiedono attenzione |
| RMU isolato in olio |
L'olio fornisce l'isolamento e talvolta la capacità di estinzione dell'arco |
Storicamente utilizzato in alcuni sistemi |
Rischio di incendio, invecchiamento dell'olio e problemi di manutenzione; meno comune negli impianti moderni |
I progetti moderni valutano sempre più l'interruzione nel vuoto combinata con isolamento in aria, solido o con gas alternativo, specialmente dove le normative ambientali limitano l'uso di SF₆.
2. Per funzione di manovra e protezione
RMU con interruttore di manovra in carico
Utilizza interruttori di manovra in carico per la manovra e l'isolamento dei cavi. L'alimentazione del trasformatore può utilizzare un interruttore fusibile separato o un interruttore automatico.
RMU protetto da fusibili
Utilizza una combinazione interruttore-fusibile sull'alimentazione del trasformatore. È compatto ed economico per potenze del trasformatore relativamente piccole.
RMU con interruttore automatico
Utilizza un interruttore automatico nel vuoto con relè di protezione. Fornisce:
- Protezione regolabile dalle sovracorrenti
- Protezione dai guasti a terra
- Comando a distanza
- Migliore coordinamento con le apparecchiature a monte e a valle
- Indicazione dei guasti e registrazione degli eventi
RMU motorizzato o controllato a distanza
Include azionamenti motorizzati, unità terminali remote o interfacce di comunicazione. È utilizzato nelle reti di distribuzione automatizzate e nelle applicazioni di smart grid.
3. Per numero di vie
Le configurazioni comuni includono:
- RMU a 2 vie — due interruttori per cavi ad anello
- RMU a 3 vie — due vie ad anello più un'alimentazione del trasformatore
- RMU a 4 vie — due vie ad anello più due alimentazioni in uscita
- RMU multi-via — utilizzato dove sono collegati più trasformatori, alimentazioni o punti di sezionamento
L'ampiamente utilizzato RMU a tre vie è spesso descritto come:
Interruttore ad anello + interruttore ad anello + alimentazione del trasformatore
RMU rispetto ai quadri elettrici convenzionali
Un RMU è un tipo di quadro elettrico in media tensione, ma i termini non sono identici.
| Caratteristica |
RMU |
Quadri di media tensione convenzionali |
| Scopo principale |
Commutazione compatta per reti ad anello e collegamento trasformatori |
Protezione, misura e controllo delle partenze flessibili |
| Costruzione |
Compatto, spesso sigillato e assemblato in fabbrica |
Quadri solitamente più grandi e compartimentati |
| Configurazione tipica |
Due vie ad anello più una o più vie di derivazione |
Quadri di ingresso, sezione sbarre, partenze e misurazione |
| Protezione |
Fusibile o interruttore compatto controllato da relè |
Ampie opzioni di relè, TA, TV e automazione |
| Installazione |
Cabine trasformatori, cabine compatte, reti urbane |
Cabine primarie, impianti industriali e grandi stazioni di distribuzione |
Vantaggi chiave di un RMU
- Miglioramento della continuità di fornitura attraverso percorsi di alimentazione alternativi
- Ingombro ridotto
- Tempi di installazione ridotti
- Manovra, protezione e messa a terra integrate
- Migliore protezione ambientale nei progetti sigillati
- Idoneo per reti di cavi interrati
- Compatibile con l'automazione di distribuzione
- Requisiti di manutenzione inferiori per le unità sigillate
Parametri di selezione importanti
Nella selezione di un RMU, gli ingegneri dovrebbero verificare almeno:
- Tensione nominale
- Corrente normale nominale
- Corrente di tenuta di breve durata
- Corrente di tenuta di picco
- Durata del cortocircuito
- Tensione di tenuta a frequenza industriale
- Livello di tenuta all'impulso di fulmine
- Classificazione dell'arco interno
- Mezzo isolante
- Tipo di terminazione del cavo
- Metodo di protezione della partenza di derivazione del trasformatore
- Capacità del sezionatore di terra
- Condizioni ambientali e di altitudine
- Requisiti di telecomando e comunicazione
- Disposizioni di interblocco e sicurezza
- Standard nazionali e degli enti gestori applicabili
Per i quadri a media tensione in involucro metallico, IEC 62271-200 è un riferimento chiave che copre i quadri e gli apparecchi di manovra in involucro metallico in corrente alternata superiori a 1 kV e fino a 52 kV incluso. Le specifiche esatte del RMU devono inoltre considerare i requisiti pertinenti relativi a sezionatori, interruttori automatici, fusibili, protezione e requisiti dell'ente gestore locale. Riferimento all'ambito di applicazione IEC 62271-200
Riepilogo
Un RMU è il nodo compatto di manovra e protezione di una rete di distribuzione ad anello in media tensione. Le sue due vie ad anello mantengono la continuità della rete, mentre la sua partenza di derivazione alimenta un trasformatore o un carico locale. Durante un guasto, il RMU isola solo la sezione interessata, per quanto consentito dalla protezione e dalla disposizione della rete, mentre le sezioni sane possono rimanere sotto tensione o essere ripristinate attraverso un percorso alternativo.
La distinzione più importante è:
La topologia ad anello fornisce flessibilità di alimentazione; il RMU fornisce la manovra, la protezione e l'isolamento sicuro necessari per operare tale topologia.
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Modificato da：Dyson
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