Wat zijn de voordelen en nadelen van ringvormige hoofdverdelingsystemen?

Voordelen en nadelen van een ringhoofdsysteem in elektrische installaties

Een ringhoofdsysteem is een veelvoorkomende topologie voor distributienetwerken, vooral in middel- en laagspanningsdistributiesystemen. Het verbindt meerdere belastingen of distributiepunten in een gesloten lus om elektriciteit te verdelen. Hieronder staan de voordelen en nadelen van een ringhoofdsysteem:

I. Voordelen

Hoge Betrouwbaarheid

• Redundante stroomvoorziening: Een ringsysteem heeft twee paden voor stroomvoorziening. Zelfs als een sectie kabel of schakelapparatuur faalt, kan er nog steeds stroom worden geleverd aan de downstream-belastingen via het andere pad. Deze redundantie verhoogt aanzienlijk de betrouwbaarheid en continuïteit van de stroomvoorziening.

• Gereduceerde uitvalsbreedte: Wanneer er een fout optreedt in een segment, hoeft alleen dat segment te worden geïsoleerd, waardoor de impact op de rest van het systeem wordt geminimaliseerd en de uitvalsbreedte wordt gereduceerd.

Flexibele belastingsverdeling

• Gemakkelijke uitbreiding: Een ringsysteem maakt het mogelijk om nieuwe belastingen of distributiepunten toe te voegen op elke locatie langs de ring zonder de stabiliteit van het bestaande systeem aanzienlijk te beïnvloeden. Dit maakt het zeer flexibel voor uitbreiding of renovatie.

• Belastingsbalans: Aangezien de stroom in beide richtingen rond de ring kan stromen, helpt dit bij het beter balanceren van de belasting over verschillende secties, waardoor overbelasting aan één kant wordt voorkomen.

Lagere spanningdaling

Dubbele stroomvoorziening: De stroom kan de belasting van twee kanten bereiken, waardoor de stroombelasting op één lijn wordt verminderd en de spanningdaling wordt verlaagd. Dit is bijzonder belangrijk voor langeafstandsverdeling, zodat de eindgebruiker een betere spanningkwaliteit krijgt.

Gereduceerde kortsluitstroom

Stroombeperkend effect: In sommige gevallen kan een ringsysteem worden ontworpen om kortsluitstromen te beperken. Bijvoorbeeld, door stroombeperkende fusen te gebruiken of geschikte kabelmaten te selecteren, kan de impact van kortsluitstromen op apparatuur effectief worden verminderd.

Gemakkelijk onderhoud

Lokale isolatie: Wanneer onderhoud of inspectie nodig is op een specifiek segment, hoeven alleen de twee schakelaars in dat segment te worden geopend, waardoor de rest van het systeem blijft functioneren. Dit maakt onderhoud gemakkelijker en minimaliseert verstoringen.

II. Nadelen

Hoger initiële investering

• Extra kabels en schakelapparatuur: In vergelijking met een straalvormig distributiesysteem vereist een ringsysteem meer kabels en schakelapparatuur om de gesloten lus te vormen, wat de initiële bouwkosten verhoogt.

• Complexere beschermingsconfiguratie: Om veilig te kunnen werken, vereist een ringsysteem vaak complexere relaisbeschermingsapparatuur en automatiseringscontrolesystemen om potentiële foutcondities te hanteren. Deze apparaten komen ook met hogere kosten.

Complexere foutlocatie

• Meerpadige stroomstroom: Met stroom die door meerdere paden in de ring stroomt, kan het moeilijk zijn om de exacte locatie van een fout te bepalen. In grote ringsystemen kan dit de tijd voor foutlocatie verlengen, wat de reparatievefficiëntie beïnvloedt.

• Moeilijkheden bij beschermingscoördinatie: Relaisbeschermingsapparatuur in een ringsysteem moet nauwkeurig worden gecoördineerd om misoperatie of falen te voorkomen. Als de instellingen niet correct zijn, kunnen fouten escaleren of niet tijdig worden geïsoleerd.

Beperkingen bij open-ringbedrijf

Enkelrichtingvoorziening: In de praktijk worden ringsystemen vaak in een open-ringconfiguratie bediend (d.w.z. slechts één circuitbreker is gesloten) om de beschermingsinstellingen te vereenvoudigen en kortsluitstromen te verminderen. In deze modus wordt het systeem in wezen een straalvormig distributiesysteem, waardoor enkele van de redundantievoordelen verloren gaan.

Ongebalanceerde belasting: Bij open-ringbedrijf stroomt de stroom de belasting van slechts één kant, wat kan leiden tot ongebalanceerde belastingen over verschillende secties van de ring, wat de systeemstabiliteit en -efficiëntie beïnvloedt.

Uitdagingen bij gesloten-ringbedrijf

Toegenomen kortsluitstromen: Wanneer een ringsysteem in een gesloten lusconfiguratie werkt, kunnen kortsluitstromen aanzienlijk toenemen, vooral wanneer meerdere energiebronnen gelijktijdig stroom leveren. Dit vereist schakelapparatuur met hogere brekcapaciteiten, wat de complexiteit en kosten van apparatuurselectie verhoogt.

Complexere beschermingsinstellingen: Bij gesloten-lusbedrijf moeten de beschermingsapparaten in het ringsysteem worden herconfigureerd om rekening te houden met de nieuwe stroomstroompatronen. Foute instellingen kunnen leiden tot misoperatie of falen van beschermingsapparaten, wat de systeembreedte compromitteert.

Hoge eisen voor communicatie en automatisering

Real-time monitoringbehoeften: Om efficiënt te kunnen werken, zijn geavanceerde communicatie- en automatiseringssystemen meestal nodig om de status en belastingsomstandigheden van elke sectie in real-time te monitoren. Dit verhoogt de complexiteit van het systeem en stelt hogere eisen aan de technische vaardigheden van de operators.

III. Toepassingsscenario's

Ringhoofdelektrische systemen zijn geschikt voor de volgende scenario's:

• Stedelijke distributienetwerken: Vooral in dichtbevolkte stadscentra kunnen ringen de betrouwbaarheid en flexibiliteit van de stroomvoorziening versterken en de impact van storingen verkleinen.

• Industriële parken: Voor grote industriële parken bieden ringen stabiele stroomvoorziening en ondersteunen toekomstige uitbreidingsbehoeften.

• Commerciële gebouwen en openbare faciliteiten: Zoals winkelcentra, ziekenhuizen, luchthavens, etc., waar ringen ervoor kunnen zorgen dat kritieke faciliteiten continu stroom ontvangen, waardoor de publieke veiligheid en dienstverlening gewaarborgd blijven.

Samenvatting

Het ringhoofdelektrische systeem biedt aanzienlijke voordelen zoals hoge betrouwbaarheid, flexibele belastingsverdeling, lagere spanningdaling, gereduceerde kortsluitstromen en gemakkelijk onderhoud, waardoor het wijdverspreid wordt gebruikt in middel- en laagspanningsdistributiesystemen. Echter, het heeft ook nadelen, waaronder hogere initiële investering, complexere foutlocatie, uitdagingen bij beschermingscoördinatie, beperkingen bij open-ringbedrijf en hoge eisen voor communicatie en automatisering. Daarom is het essentieel om, bij het beslissen of een ringsysteem moet worden aangenomen, rekening te houden met de specifieke projectbehoeften, budget en technische omstandigheden, en de voor- en nadelen tegen elkaar af te wegen om de meest geschikte keuze te maken.