Kaj so prednosti in slabosti krožnih glavnih električnih sistemov?
Prednosti in nedostatki kolnega električnega sistema
Kolni električni sistem je pogosta topologija za distribucijske mreže, še posebej v srednje- in nizekotlačnih sistemih distribucije. Povezuje več obremenitev ali distribucijskih točk v zaprti zanki za distribucijo električne energije. Spodaj so prednosti in nedostatki kolnega električnega sistema:
I. Prednosti
Visoka pouzdanost
Dvojni oskrbovalni vir: Kolni sistem ima dve poti za oskrbo s strujejo. Če se ena odseka kabelja ali preklopnika pokvari, lahko struja še vedno napaja nadaljnje obremenitve preko druge poti. Ta dvojnica bistveno poveča pouzdanost sistema in zveznost oskrbe s strujejo.
Zmanjšan obseg odrezov: Ko pride do okvar v nekem odseku, je treba izolirati le ta odsek, kar minimalizira vpliv na ostali deli sistema in zmanjša obseg odrezov.
Prilagodljiva distribucija obremenitev
Lahka razširjanja: Kolni sistem omogoča dodajanje novih obremenitev ali distribucijskih točk na katerokoli lokacijo vzdolž kolnice brez bistvenega vpliva na stabilnost obstoječega sistema. To ga čini visoko prilagodljivim za razširjanje ali obnavljanje.
Razporeditev obremenitev: Ker lahko struja teče v obeh smerih okoli kolnice, pomaga bolje uravnotežiti obremenitve v različnih odsekih, preprečevanje preobremenitve na eni strani.
Nižji padec napetosti
Dvojni oskrbovalni vir: Struja lahko vstopi v obremenitev iz dveh smeri, kar zmanjša strujni obremen na eni liniji in tako zmanjša padec napetosti. To je zlasti pomembno za dolgocasno distribucijo, ki zagotavlja boljšo kakovost napetosti za končnega uporabnika.
Zmanjšan tok pri kratkih spojih
Omejevalni učinek: V nekaterih primerih se lahko kolni sistem oblikuje, da omejuje troke pri kratkih spojih. Na primer, z uporabo omejevalnih vstavkov ali z ustrezno izbiro velikosti kabelja se lahko učinkovito zmanjša vpliv tokov pri kratkih spojih na opremo.
Ugodna vzdrževanje
Lokalna izolacija: Ko je potrebno vzdrževanje ali pregled na določenem odseku, sta treba odpreti le dva preklopnika na tem odseku, kar omogoča, da ostali deli sistema ostanejo v delovanju. To vzdrževanje ugodnejše in zmanjša motnje.
II. Nedostatki
Višja začetna investicija
Dodatni kabelji in preklopniki: V primerjavi s radialnim distribucijskim sistemom, kolni sistem za oblikovanje zaprte zanke zahteva več kabeljev in preklopnikov, kar poveča začetne stroške gradnje.
Kompleksna zaščitna oprema: Za varno delovanje kolnega sistema pogosto potrebujemo bolj kompleksne relejne zaščitne naprave in sisteme avtomatskega nadzora za obravnavo možnih stanj okvar. Te naprave prinašajo tudi višje stroške.
Kompleksno iskanje lokacije okvare
Večpotni tok struje: Ker struja teče skozi več poti v kolnici, določanje točne lokacije okvare lahko postane težko. V velikih kolnih sistemih lahko to podaljša čas iskanja lokacije okvare, kar vpliva na učinkovitost popravila.
Težave pri koordinaciji zaščite: Relejne zaščitne naprave v kolnem sistemu morajo biti natančno usklajene, da se prepreči napačno delovanje ali neuspešna izvedba. Če so nastavitve napačne, se lahko okvare poslabšajo ali ne bodo pravočasno izolirane.
Omejitve pri delovanju odprtega kolnega sistema
Enosmeren oskrbovalni vir: V praksi se kolni sistemi pogosto uporabljajo v konfiguraciji odprtih kolnic (tj. le en preklopnik je zaprt) za poenostavitev nastavitev zaščite in zmanjšanje tokov pri kratkih spojih. V tem načinu delovanja sistem postane v bistvu radialni distribucijski sistem, ki izgubi nekatere prednosti dvojnega oskrbovanja.
Neuravnotežena obremenitev: Pri delovanju odprtega kolnega sistema teče struja v obremenitev samo iz ene smeri, kar lahko povzroči neuravnoteženo obremenitev v različnih odsekih kolnice, kar vpliva na stabilnost in učinkovitost sistema.
Težave pri delovanju zaprtih kolnic
Povečani tokovi pri kratkih spojih: Ko deluje kolni sistem v zaprti zanki, se tokovi pri kratkih spojih lahko zelo povečajo, zlasti, ko hkrati oskrbujejo več virjev struje. To zahteva preklopnike z višjo prekinitveno sposobnostjo, kar poveča kompleksnost in stroške izbire opreme.
Kompleksne nastavitve zaščite: Pri delovanju zaprtih kolnic je potrebno ponovno konfigurirati zaščitne naprave v kolnem sistemu, da bi se prilagodile novim modelom pretoka struje. Napačne nastavitve lahko vodijo do napačnega delovanja ali neuspešnosti zaščitnih naprav, kar ogroža varnost sistema.
Visoki zahtevi glede komunikacije in avtomatizacije
Potreba po stvarnem času nadzora: Za učinkovito delovanje so običajno potrebni napredni sistemi komunikacije in avtomatizacije, da bi v stvarnem času spremljali stanje in obremenitve vsakega odseka. To poveča kompleksnost sistema in postavlja višje zahteve glede tehničnih veščin operatorjev.
III. Uporabni scenariji
Kolni električni sistemi so primerni za naslednje scenarije:
Mestne distribucijske mreže: Zlasti v gosto naseljenih mestnih centrih lahko kolni sistemi povečajo pouzdanost in prilagodljivost oskrbe s strujejo, zmanjšajo pa tudi vpliv odrezov.
Industrijski parki: Za velike industrijske parki pružajo kolni sistemi stabilno oskrbo s strujejo in podpirajo prihodnje potrebe po razširjanju.
Trgovske stavbe in javne zgradbe: Tako kot nakupovalni centri, bolnišnice, letališča itd., kjer lahko kolni sistemi zagotavljajo zvezno oskrbo s strujejo ključnim objektom, ohranjajo varnost in kakovost storitev javnosti.
Povzetek
Kolni električni sistem prinaša veliko prednosti, kot so visoka pouzdanost, prilagodljiva distribucija obremenitev, nižji padec napetosti, zmanjšani tokovi pri kratkih spojih in ugodna vzdrževanja, zaradi česar je široko uporabljen v srednje- in nizekotlačnih distribucijskih sistemih. Vendar pa ima tudi nedostatke, kot so višja začetna investicija, kompleksno iskanje lokacije okvare, težave pri koordinaciji zaščite, omejitve pri delovanju odprtega kolnega sistema in visoki zahtevi glede komunikacije in avtomatizacije. Zato je pri odločanju o uporabi kolnega sistema ključnega pomena, da se upoštevajo specifične potrebe projekta, proračun in tehnične pogoji, ter da se oceni prednosti in nedostatki, da se doseže najprimernejša izbira.
