Koje su prednosti i nedostaci kolacastih električnih sistema?

Prednosti i nedostaci prstenskog električnog sistema

Prstenski električni sistem je česta topologija za distributivne mreže, posebno u srednjepresionskim i niskopresionskim sistemima distribucije struje. Povezuje više opterećenja ili tačaka distribucije u zatvorenu petlju kako bi se distribuirala električna energija. Ispod su prednosti i nedostaci prstenskog električnog sistema:

I. Prednosti

Visoka pouzdanost

• Redundantna snabdeva energijom: Prstenski sistem ima dve putanje za snabdevanje strujom. Čak i ako neki deo kabela ili prekidničke opreme izazove grešku, struja može biti dalje dostavljena prema dolje opterećenjima preko druge putanje. Ova redundancija značajno povećava pouzdanost sistema i kontinuitet snabdevanja strujom.

• Smanjen opseg ispadanja: Kada dođe do greške u segmentu, samo taj segment treba da se izoluje, minimizirajući uticaj na ostatak sistema i smanjujući opseg ispadanja.

Fleksibilna distribucija opterećenja

• Lako proširenje: Prstenski sistem omogućava dodavanje novih opterećenja ili tačaka distribucije na bilo kojoj lokaciji duž prstena bez značajnog uticaja na stabilnost postojećeg sistema. To ga čini visoko fleksibilnim za proširenje ili renoviranje.

• Balansiranje opterećenja: Budući da struja može teći u oba smera oko prstena, to pomaže boljem balansiranju opterećenja na različitim segmentima, sprečavajući pretjerano opterećenje sa jedne strane.

Niži pad napona

Dvostruka putanja snabdevanja: Struja može ulaziti u opterećenje sa dva smera, smanjujući opterećenje strujom na jednoj liniji i time smanjujući pad napona. Ovo je posebno važno za distribuciju na daljinu, osiguravajući bolju kvalitetu napona za krajnjeg korisnika.

Smanjeni kratični tokovi

Efekat ograničavanja struje: U nekim slučajevima, prstenski sistem se može dizajnirati tako da ograniči kratične tokove. Na primer, korišćenje ograničivača struje ili odabir odgovarajuće veličine kabela može efektivno smanjiti uticaj kratičnih tokova na opremu.

Prijatno održavanje

Lokalna izolacija: Kada je potrebno održavanje ili pregled na određenom segmentu, samo dva prekidnika na tom segmentu moraju biti otvorena, omogućavajući ostatak sistema da ostane u funkciji. Ovo čini održavanje prijatnijim i minimizira prekid.

II. Nedostaci

Više početna investicija

• Dodatni kabeli i prekidnička oprema: U poređenju sa radijalnim sistemom distribucije, prstenski sistem zahteva više kabela i prekidničke opreme kako bi formirao zatvorenu petlju, povećavajući početne troškove građevinske konstrukcije.

• Kompleksna konfiguracija zaštite: Da bi se osigurala sigurna operacija, prstenski sistem često zahteva složenije relejne uređaje za zaštitu i sisteme automatskog upravljanja kako bi se obradili potencijalni uslovi greške. Ovi uređaji takođe dolaze sa većim troškovima.

Kompleksno određivanje lokacije greške

• Tok struje kroz više putanja: Budući da struja teče kroz više putanja u prstenu, određivanje tačne lokacije greške može biti izazov. U velikim prstenskim sistemima, to može produžiti vreme potrebno za određivanje lokacije greške, utičući na efikasnost popravke.

• Teškoća u koordinaciji zaštite: Relejne uređaje za zaštitu u prstenskom sistemu moraju biti precizno koordinirani kako bi se sprecila pogrešna operacija ili neuspeh u operaciji. Ako postavke nisu tačne, greške mogu eskalirati ili ne biti pravo vreme izolirane.

Ograničenja u radu otvorenog prstena

Snabdevanje u jednom smeru: U praksi, prstenski sistemi često rade u konfiguraciji otvorenog prstena (tj. samo jedan prekidnik je zatvoren) kako bi se pojednostavile postavke zaštite i smanjili kratični tokovi. U ovom režimu, sistem u suštini postaje radijalni sistem distribucije, gubeći neke prednosti redundantnog snabdevanja.

Neravnomerno opterećenje: U radu otvorenog prstena, struja teče ka opterećenju samo u jednom smeru, što može dovesti do neravnomernog opterećenja na različitim segmentima prstena, utičući na stabilnost i efikasnost sistema.

Izazovi u radu zatvorenog prstena

Povećani kratični tokovi: Kada prstenski sistem radi u konfiguraciji zatvorene petlje, kratični tokovi mogu značajno porasti, posebno kada više izvora snage istovremeno snabdjuju strujom. Ovo zahteva prekidničku opremu sa većom kapacitetom prekida, povećavajući kompleksnost i troškove izbora opreme.

Kompleksne postavke zaštite: U radu zatvorenog prstena, uređaje za zaštitu u prstenskom sistemu treba ponovo konfigurirati kako bi se prilagodile novim modelima toka struje. Pogrešne postavke mogu dovesti do pogrešne operacije ili neuspeha uređaja za zaštitu, kompromitirajući sigurnost sistema.

Visoki zahtevi za komunikaciju i automatizaciju

Potrebe za stvarnim vremenom nadzora: Da bi se osigurala efikasna operacija, obično su potrebni napredni sistemi komunikacije i automatizacije kako bi se monitorisalo stanje i uslovi opterećenja svakog segmenta u stvarnom vremenu. Ovo povećava kompleksnost sistema i stavlja veće zahteve na tehničke veštine operatera.

III. Scenariji primene

Prstenski električni sistemi su prikladni za sledeće scenarije:

• Urbanističke distributivne mreže: Posebno u gusto naseljenim gradskim centrima, prstenski sistemi mogu poboljšati pouzdanost i fleksibilnost snabdevanja strujom, smanjujući uticaj ispadanja.

• Industrijski parkovi: Za velike industrijske parkove, prstenski sistemi pružaju stabilno snabdevanje strujom i podržavaju buduće potrebe za proširenjem.

• Trgovinske objekte i javne instalacije: Poput trgovina, bolnica, aerodroma itd., gde prstenski sistemi mogu osigurati neprekidno snabdevanje strujom ključnim instalacijama, održavajući javnu sigurnost i kvalitet usluga.

Zaključak

Prstenski električni sistem nudi značajne prednosti, kao što su visoka pouzdanost, fleksibilna distribucija opterećenja, niži pad napona, smanjeni kratični tokovi i prijatno održavanje, što ga čini široko korišćenim u srednjepresionskim i niskopresionskim sistemima distribucije. Međutim, ima i nedostatke, uključujući veće početne investicije, kompleksno određivanje lokacije greške, izazove u koordinaciji zaštite, ograničenja u radu otvorenog prstena i visoke zahteve za komunikaciju i automatizaciju. Stoga, kada se donosi odluka o usvajanju prstenskog sistema, bitno je razmotriti specifične potrebe projekta, budžet i tehničke uslove, merodevno procenjujući prednosti i nedostatke kako bi se donela najprikladnija odluka.