Quins són els beneficis i els inconvenients dels sistemes elèctrics de corona principal?

Avantatges i desavantatges d'un sistema elèctric de mànec en anell

Un sistema elèctric de mànec en anell és una topologia comuna per a xarxes de distribució, especialment en sistemes de distribució d'energia elèctrica de mitja i baixa tensió. Connecta múltiples càrregues o punts de distribució en un bucle tancat per distribuir l'electricitat. A continuació es presenten els avantatges i desavantatges d'un sistema elèctric de mànec en anell:

I. Avantatges

Alta Fiabilitat

• Subministrament Redundant d'Energia: Un sistema en anell té dos camins per al subministrament d'energia. Encara que un segment de cable o equipament de commutació falli, l'energia encara pot ser subministrada a les càrregues a valors inferiors a través de l'altre camí. Aquesta redundància augmenta significativament la fiabilitat del sistema i la continuitat del subministrament d'energia.

• Reducció de l'Àmbit de Cuts: Quan es produeix un defecte en un segment, només cal aïllar aquest segment, minimitzant l'impacte en la resta del sistema i reduint l'àmbit dels cuts.

Distribució Flexible de Càrrega

• Facilitat d'Expansió: Un sistema en anell permet afegir noves càrregues o punts de distribució a qualsevol ubicació al llarg de l'anell sense afectar significativament la estabilitat del sistema existent. Això ho fa molt flexible per a l'expansió o renovació.

• Equilibrat de Càrrega: Com que la corrent pot fluir en ambdós sentits al voltant de l'anell, ajuda a equilibrar millor la càrrega entre diferents segments, prevenint la sobrecàrrega en un costat.

Menys Caiguda de Tensió

Subministrament Dual: La corrent pot entrar a la càrrega des de dos direccions, reduint la càrrega de corrent en una sola línia i, per tant, disminuint la caiguda de tensió. Això és particularment important per a la distribució a llarga distància, assegurant una millor qualitat de tensió per a l'usuari final.

Reducció de la Corrent de Curtcircuit

Efecte Limitador de Corrent: En alguns casos, un sistema en anell es pot dissenyar per limitar la corrent de curtcircuït. Per exemple, utilitzant fusibles limitadors de corrent o seleccionant mides de cable adequades, es pot reduir efectivament l'impacte de la corrent de curtcircuït en l'equipament.

Manteniment Convenient

Aïllament Localitzat: Quan es necessita manteniment o inspecció en un segment específic, només cal obrir els dos interruptors en aquest segment, permetent que la resta del sistema romangui operativa. Això fa que el manteniment sigui més convenient i minimitzi la interrupció.

II. Desavantatges

Inversió Inicial Més Alta

• Cables i Equipaments de Commutació Addicionals: En comparació amb un sistema de distribució radial, un sistema en anell requereix més cables i equipaments de commutació per formar el bucle tancat, incrementant els costos inicials de construcció.

• Configuració de Protecció Complexa: Per assegurar una operació segura, un sistema en anell sovint requereix dispositius de protecció per relé més complexos i sistemes de control d'automatització per gestionar les condicions de possibles defectes. Aquests dispositius també tenen costos més alts.

Localització de Defectes Complexa

• Flux de Corrent Multicamí: Amb la corrent que flueix a través de múltiples camins en l'anell, determinar la localització exacta d'un defecte pot ser complicat. En sistemes en anell grans, això pot ampliar el temps necessari per localitzar el defecte, impactant l'eficiència de la reparació.

• Dificultat de Coordinació de la Protecció: Els dispositius de protecció per relé en un sistema en anell han de coordinar-se precisament per evitar malfuncionaments o faltes de funcionalitat. Si les configuracions no són correctes, els defectes podrien escal·lar o no s'isolarien prontament.

Limitacions en l'Operació en Anell Obert

Subministrament Unidireccional: En la pràctica, els sistemes en anell sovint operen en una configuració d'anell obert (és a dir, només un interruptor de circuit està tancat) per simplificar les configuracions de protecció i reduir la corrent de curtcircuït. En aquest mode, el sistema es converteix essencialment en un sistema de distribució radial, perdent alguns dels avantatges de subministrament redundant.

Càrrega Desequilibrada: En l'operació en anell obert, la corrent flueix cap a la càrrega només en una direcció, el que pot portar a càrregues desequilibrades en diferents segments de l'anell, afectant la estabilitat i eficiència del sistema.

Desafiaments en l'Operació en Anell Tancat

Increment de la Corrent de Curtcircuit: Quan un sistema en anell opera en una configuració de bucle tancat, la corrent de curtcircuït pot incrementar significativament, especialment quan diverses fonts d'energia subministren energia simultàniament. Això requereix equipaments de commutació amb capacitats de trencament més altes, afegeix complexitat i cost a la selecció d'equipament.

Configuracions de Protecció Complexes: En l'operació en bucle tancat, els dispositius de protecció en el sistema en anell han de reconfigurar-se per adaptar-se als nous patrons de flux de corrent. Les configuracions incorrectes podrien portar a malfuncionaments o faltes de funcionalitat dels dispositius de protecció, comprometent la seguretat del sistema.

Requisits Alts de Comunicació i Automatització

Necessitats de Monitoratge en Temps Real: Per assegurar una operació eficient, normalment es requereixen sistemes avançats de comunicació i automatització per monitorar l'estat i les condicions de càrrega de cada segment en temps real. Això incrementa la complexitat del sistema i col·loca requisits més alts en les habilitats tècniques dels operadors.

III. Escenaris d'Aplicació

Els sistemes elèctrics de mànec en anell són adequats per als següents escenaris:

• Xarxes de Distribució Urbana: Especialment en centres urbans densament poblats, els sistemes en anell poden augmentar la fiabilitat del subministrament d'energia i la flexibilitat, reduint l'impacte dels cuts.

• Parcs Industrials: Per a grans parcs industrials, els sistemes en anell proporcionen un subministrament d'energia estable i suporten les necessitats d'expansió futura.

• Edificis Comercials i Instal·lacions Públiques: Com ara centres comercials, hospitals, aeroports, etc., on els sistemes en anell poden assegurar un subministrament d'energia continu a instal·lacions crítiques, mantenint la seguretat pública i la qualitat del servei.

Resum

El sistema elèctric de mànec en anell ofereix avantatges significatius com la alta fiabilitat, la distribució flexible de càrrega, menys caiguda de tensió, reducció de la corrent de curtcircuït i manteniment convenient, fent-lo àmpliament utilitzat en sistemes de distribució de mitja i baixa tensió. No obstant això, també té desavantatges, incloent-hi una inversió inicial més alta, localització de defectes complexa, desafiaments en la coordinació de la protecció, limitacions en l'operació en anell obert i requisits alts de comunicació i automatització. Per tant, quan es decideix adoptar un sistema en anell, és essencial considerar les necessitats específiques del projecte, el pressupost i les condicions tècniques, pesant els pros i els contras per fer la tria més apropiada.