Jaké jsou výhody a nevýhody kruhových hlavních elektrických systémů?

Výhody a nevýhody kruhového elektrického systému

Kruhový elektrický systém je běžná topologie pro distribuční sítě, zejména v středním a nízkém napětí. Propojuje více zátěží nebo distribučních bodů do uzavřené smyčky pro rozdělení elektřiny. Níže jsou uvedeny výhody a nevýhody kruhového elektrického systému:

I. Výhody

Vysoká spolehlivost

• Redundantní dodávka energie: Kruhový systém má dvě cesty pro dodávku energie. I když selže část kabelu nebo přepínače, energie může být dodávána dolů po druhé cestě. Tato redundance významně zvyšuje spolehlivost systému a kontinuitu dodávky energie.

• Snížení rozsahu výpadků: Když dojde k poruše v segmentu, musí být izolován pouze tento segment, což minimalizuje dopad na zbytek systému a snižuje rozsah výpadků.

Flexibilní distribuce zátěže

• Snadné rozšíření: Kruhový systém umožňuje přidání nových zátěží nebo distribučních bodů na libovolné místo v kruhu bez významného ovlivnění stability stávajícího systému. To ho dělá velmi flexibilním pro rozšíření nebo rekonstrukci.

• Rozdělení zátěže: Protože proud může proudit oběma směry kolem kruhu, pomáhá lepšímu rozdělení zátěže mezi různými částmi, zabrání přetížení na jedné straně.

Nižší pokles napětí

Dodávka z dvou cest: Proud může vstoupit do zátěže ze dvou směrů, což snižuje proudovou zátěž na jedné lince a tedy i pokles napětí. To je zejména důležité pro dlouhodobé distribuce, zajistí lepší kvalitu napětí pro koncového uživatele.

Snížení krátkozaměrného proudu

Efekt omezování proudu: V některých případech lze kruhový systém navrhnout tak, aby omezil krátkozaměrné proudy. Například použití omezujících pojistek nebo výběr vhodných rozměrů kabelů může efektivně snížit dopad krátkozaměrných proudů na zařízení.

Pohodlná údržba

Lokální izolace: Při potřebě údržby nebo kontroly určité části stačí otevřít pouze dva spínače v této části, což umožňuje zbytek systému zůstat v provozu. To zjednodušuje údržbu a minimalizuje rušení.

II. Nevýhody

Vyšší počáteční investice

• Dodatečné kabely a přepínací zařízení: V porovnání s radiálním distribučním systémem vyžaduje kruhový systém více kabelů a přepínacích zařízení k vytvoření uzavřené smyčky, což zvyšuje náklady na počáteční stavbu.

• Komplexní konfigurace ochrany: Pro zajištění bezpečného provozu často vyžaduje kruhový systém složitější relé ochranná zařízení a automatizační řídicí systémy k řešení možných poruch. Tyto zařízení mají také vyšší náklady.

Komplikované stanovení místa poruchy

• Proudění proudu více cestami: S proudem proudícím více cestami v kruhu může být určení přesného místa poruchy obtížné. V rozsáhlých kruhových systémech to může prodloužit čas potřebný k určení místa poruchy, což ovlivní efektivitu opravy.

• Obtížné koordinace ochrany: Relé ochranná zařízení v kruhovém systému musí být přesně koordinována, aby se zabránilo nesprávnému fungování nebo selhání. Pokud jsou nastavení špatná, poruchy mohou eskalovat nebo nebudou rychle izolovány.

Omezení při provozu otevřeného kruhu

Jednosměrná dodávka: V praxi kruhové systémy často fungují v otevřené kruhové konfiguraci (tj. je zavřen pouze jeden vypínač) pro zjednodušení nastavení ochrany a snížení krátkozaměrných proudů. V tomto režimu se systém stává prakticky radiálním distribučním systémem, ztrácí některé výhody redundantní dodávky.

Nevyvážená zátěž: Při otevřeném kruhovém provozu proud teče do zátěže pouze jedním směrem, což může vést k nevyvážené zátěži různých částí kruhu, což ovlivňuje stabilitu a efektivitu systému.

Problémy při provozu uzavřeného kruhu

Zvýšené krátkozaměrné proudy: Když kruhový systém funguje v uzavřené smyčce, krátkozaměrné proudy mohou výrazně vzrůst, zejména když energetickou síť zásobují současně více zdrojů. To vyžaduje přepínací zařízení s vyššími kapacitami pro přerušení, což zvyšuje komplexnost a náklady na výběr zařízení.

Komplexní nastavení ochrany: Při uzavřeném provozu musí být ochranná zařízení v kruhovém systému znovu nakonfigurována, aby odpovídala novým vzorcům proudění proudu. Nesprávná nastavení mohou vést k nesprávnému fungování nebo selhání ochranných zařízení, což ohrožuje bezpečnost systému.

Vysoké požadavky na komunikaci a automatizaci

Potřeba reálného času monitorování: Pro zajištění efektivního provozu jsou typicky vyžadovány pokročilé komunikační a automatizační systémy, které monitorují stav a zátěž každé části v reálném čase. To zvyšuje komplexnost systému a klade vyšší nároky na technické dovednosti operátorů.

III. Scénáře použití

Kruhové elektrické systémy jsou vhodné pro následující scénáře:

• Městské distribuční sítě: Zejména v hustě osídlených městských centrech mohou kruhové systémy zlepšit spolehlivost a flexibilitu dodávky energie a snížit dopad výpadků.

• Průmyslové parky: Pro velké průmyslové parky poskytují kruhové systémy stabilní dodávku energie a podporují budoucí expanzní potřeby.

• Komercní budovy a veřejné zařízení: Jako jsou nákupní centra, nemocnice, letiště atd., kde kruhové systémy mohou zajišťovat nepřetržitou dodávku energie kritickým zařízením, udržovat veřejnou bezpečnost a kvalitu služeb.

Shrnutí

Kruhový elektrický systém nabízí významné výhody, jako je vysoká spolehlivost, flexibilní distribuce zátěže, nižší pokles napětí, snížení krátkozaměrných proudů a pohodlná údržba, což ho činí široce používaným v středním a nízkém napětí. Nicméně, má také nevýhody, jako jsou vyšší počáteční investice, komplikované stanovení místa poruchy, problémy s koordinací ochrany, omezení při otevřeném kruhovém provozu a vysoké požadavky na komunikaci a automatizaci. Proto při rozhodování o použití kruhového systému je důležité zvážit specifické potřeby projektu, rozpočet a technické podmínky, abyste vážili výhody a nevýhody a provedli nejvhodnější volbu.