Aplicació de les unitats de mà principal en sistemes de distribució

Amb el desenvolupament econòmic continu i l'impacte creixent de l'electricitat en la vida de les persones, especialment en àrees urbanes amb una densitat de càrrega elevada, la fiabilitat del subministrament d'electricitat és particularment crucial. Establir una xarxa de distribució principalment basada en una estructura anellada pot millorar efectivament la fiabilitat del subministrament d'electricitat, assegurar la continuïtat del subministrament i minimitzar l'impacte de les fallades dels equips de distribució i les interrupcions per manteniment. Com a dispositiu clau en el mode d'operació anellada, la Unitat Principal Anellada (RMU) s'utilitza ampliament en subestacions de distribució i subestacions compactes als centres de càrrega com zones residencials urbanes, edificis d'alta alçada, grans edificis públics i plantes industrials, gràcies a avantatges com la seva estructura simple, mida reduïda, baix cost i capacitat per millorar els paràmetres, rendiment i seguretat del subministrament d'electricitat.

1. Tipus de Unitats Principals Anellades

En sistemes de distribució, els equips capaços de realitzar funcions anellades inclouen principalment caixes de branques de cable anellades i RMUs. Les caixes de branques de cable anellades tenen un cost inferior i oferixen ubicacions d'instal·lació més flexibles. Són particularment avantatjoses en àrees urbanes construïdes on obtenir espai per a una sala de distribució (necessària per a les RMUs) és difícil, demostrant la seva flexibilitat. No obstant això, en comparació amb les RMUs, els principals inconvenients de les caixes de branques anellades són un rendiment de seguretat inferior (especialment en relació a mesures contra errors d'operació), entorns operatius insatisfactoris i certs riscos. Si les condicions ho permeten, l'autor recomana prioritzar l'ús de RMUs per a configuracions anellades. Les RMUs es poden classificar en diversos tipus en funció del tipus de commutador de càrrega utilitzat: RMUs de sotració d'aire, RMUs de pistó, RMUs de buit i RMUs de SF6. D'aquests, les RMUs de sotració d'aire i de pistó han estat gairebé eliminades degut a defectes fatals i una baixa fiabilitat en els seus commutadors de càrrega. Les RMUs de buit i de SF6 s'utilitzen amplament en sistemes de distribució degut al seu alt rendiment, operació i manteniment fiables.

1.1 Unitats Principals Anellades de Buit

Anys de producció i ús domèstic de disjunctors de buit i maquinari de buit han fet que la tecnologia del buit sigui relativament madura a la Xina. Les RMUs de buit desenvolupades localment han demostrat un alt rendiment en proves de tipus, però no s'han utilitzat de manera generalitzada. La raó principal és el rendiment insatisfactori del mecanisme d'operació. El disseny dels mecanismes d'operació per a commutadors de buit és relativament complex, i a causa del nivell de matèries primeres, tecnologia de processament i control de qualitat locals, la qualitat dels mecanismes d'operació produïts per fabricants locals encara no ha assolit realment el nivell requerit. L'operació i el manteniment són difícils, i com mesurar el grau de buit en les RMUs de buit és un gran repte en el manteniment.

1.2 Avantatges i Inconvenients de les Unitats Principals Anellades de SF6

L'aplicació de les RMUs de SF6 en sistemes de distribució està principalment dominada per productes importats. Són ben rebudes pels departaments de subministrament d'electricitat gràcies al seu excel·lent rendiment, operació fiable, disseny completament aïllat i hermètic i avantatges sense manteniment. RMUs típiques de SF6 inclouen el RM6 de Schneider, el SafeRing de ABB i el 8DJ20 de Siemens. No obstant això, també hi ha alguns inconvenients durant l'operació.

1.2.1 Avantatges de les RMUs de SF6:

(1) Especificacions de Rendiment Alt: Les RMUs de SF6 tenen una freqüència d'operació alta, capaces de fer i trencar càrregues actives de rated fins a 100 vegades. També tenen una bona capacitat de trencament i poden suportar corrents altes.

(2) Manteniment Còmode: El disseny de la superfície del quadre és amigable. Indicacions claras de diagrama d'interconnexió en el panell proporcionen orientació per a l'operació. Alguns productes fins i tot indiquen precaucions a la superfície del quadre, reduint així la incidència d'errors d'operador. La majoria dels productes RMU estan equipats amb dispositius que poden detectar l'estat en viva del circuit principal, proporcionant indicació de l'estat en viva i, quan s'acopla amb llavins electromagnètics, prevenir que la porta del manill es tanqui quan està en viva, reduint errors d'operació. A més, una finestra d'observació transparent d'acrílic a la porta frontal permet veure directament l'estat obert/tancat del commutador, el que és molt còmode.

(3) Flexibilitat Forta: Les RMUs modernes poden satisfer de manera molt flexible les exigències de diversos dissenys de xarxes de distribució i es poden combinar arbitràriament segons les situacions reals. A més, els mètodes de connexió del cable també són molt flexibles, permetent connexions adaptatives fins i tot en terrenys desiguals sense causar descàrregues parcials.

1.2.2 Inconvenients de les RMUs de SF6:

(1) Configuració Inflexible: Només es poden seleccionar entre un nombre limitat d'esquemes proporcionats pel fabricant, fent difícil complir diverses necessitats específiques dels usuaris.

(2) Impossibilitat d'Expansió: Després de la posada en servei del quadre, generalment no és possible expandir-lo.

(3) Necessitat d'Accessoris Específics: Requereixen accessoris específics com terminacions de cable específiques, que poden ser costosos.

(4) Exigències d'Instal·lació Estrictes: Si les exigències d'instal·lació no es compleixen, els quadres poden no assolir el rendiment previst.

Degut a la configuració inflexible de les RMUs de SF6 totalment hermètiques, l'ús de RMUs de SF6 semiharmètiques expansibles en xarxes de distribució ha augmentat. Les RMUs semiharmètiques tenen compartiments de gas independents per cada unitat, facilitant l'expansió, instal·lació i substitució. Actualment, les RMUs ampliament utilitzades inclouen el SM6 de Schneider, l'Uniswitch de ABB i el 8DH10 de Siemens. Com els fabricants locals van assolint gradualment la tecnologia del commutador de càrrega de SF6, la quantitat i la qualitat de les RMUs de SF6 produïdes localment estan millorant de manera contínua. No obstant això, actualment, el mercat de les RMUs de SF6 de 10kV i 20kV localment encara està principalment dominat per empreses estrangeres (com Schneider o ABB).

2. Problemes amb les Unitats Principals Anellades de SF6

2.1 Contingut d'Humitat en el Gas SF6

Les RMUs de SF6 sovint no venen amb informes de prova de contingut d'humitat. Com a operadors de l'equip, les companyies de subministrament d'electricitat sovint no poden mesurar el contingut d'humitat. El nivell d'humitat en el gas SF6 afecta directament el seu rendiment d'extinció d'arc i el rendiment operatiu segur de l'equip. Per a les RMUs de SF6 que han estat en funcionament durant anys, avaluar l'estat de la seva capacitat d'extinció d'arc és un repte.

2.2 Problemes de Fugues de Gas SF6

Les RMUs de SF6 poden tenir problemes d'hermeticitat que porten a fugues de gas. L'experiència pràctica mostra que, encara que l'equip importat generalment té un bon rendiment d'hermeticitat, encara es produeixen incidents de fuga. Com que la majoria dels quadres no disposen de dispositius de monitorització de gas, els usuaris poden no ser conscients de les fugues, creant perilloses ocultes. Això és particularment preocupant en relació al rendiment (aïllament, commutació, etc.) de la RMU a pressió zero i la seva capacitat per resistir falles d'arc internes. Molts d'aquests productes utilitzen mecanismes d'operació manuals, i els operadors treballen a prop. Un accident podria tenir conseqüències greus. Actualment, l'inclòs d'un indicador de pressió ha esdevingut un requisit obligatori, inclos com a accessori necessari per a les RMUs semiharmètiques.

2.3 Problemes de Mecanismes

En la protecció de transformadors de distribució, és comú l'ús d'unitats combinades amb commutadors de càrrega més fusibles. El commutador de càrrega interromp la corrent de càrrega, i el fusible interromp les corrents de sobrecàrrega i curtcircuït. En la xarxa de distribució de Hebei, van succeir incidents amb RMUs totalment hermètiques on el fusible es va fondre, però el commutador de càrrega no va obrir de manera fiable, impedint que el transformador defectuós es desenergitzés i causant danys greus. La causa era un recorregut excessiu en el fil de tripulació del mecanisme d'operació controlat per a la tripulació, que impedí que la força d'impacte del pin del fusible activés amb èxit el mecanisme de tripulació del commutador de càrrega. Aquest defecte es pot resoldre ajustant el fil de tripulació i l'ajustament de les turosses. A més, simular l'operació del fusible per a les unitats de línia de transformador s'ha inclòs com a prova obligatòria abans de la posada en servei.

2.4 Problema de Material de la Pantalla Equalitzadora

Les RMUs semiharmètiques normalment no poden utilitzar terminacions de cable tàctils. Les pantalles equalitzadores sovint s'utilitzen per a solucionar la distància insuficient entre fases en els punts de connexió de les terminacions de cable. No obstant això, les pantalles equalitzadores d'alumini són molt sensibles a entorns humits. Fins i tot quan s'utilitzen amb calentadors anticondensació, la seva eficàcia en condicions húmides és limitada. En sistemes de distribució de 20kV, s'ha observat una corrosió severa d'aquestes pantalles. La rugositat superficial i els productes de corrosió blanquejosa interrompen la uniformitat del camp elèctric a la superfície de la pantalla, invalidant l'efecte equalitzador. Degut a les petites distàncies entre fases al voltant de les pantalles, juntament amb les variacions diàries de temperatura, es forma condensació a la part inferior del compartiment de gas i pot retornar a l'àrea de la pantalla, creant una via de descàrrega. El material d'epoxi de les barreres aïllants a la part inferior del compartiment de gas pot patir una corrosió elèctrica severa, finalment conduint a vias de descàrrega entre fases i, en última instància, a la ruptura de l'aïllament superficial. Aquest procés de descàrrega és gradual. Per a abordar la condensació, les companyies de subministrament d'electricitat poden modificar la pantalla equalitzadora de la RMU, canviando a cobertures de cable aïllantes de caucau de silici. Aquestes cobertures utilitzen internament una capa de semiconductor, que encara pot proporcionar un efecte equalitzador. El disseny millorat de la RMU ha passat proves de condensació i resistència a la tensió i està previst per a una prova de funcionament en la xarxa de distribució.

3. Recomanacions per a la Selecció de RMUs de SF6

(1) Triar RMUs expansibles: La seva configuració flexible, instal·lació fàcil i facilitat d'expansió representen la direcció futura per a l'ús de RMUs de SF6.

(2) Considerar el manteniment: Idealment, el commutador de càrrega de SF6 hauria de estar equipat amb un dispositiu per a monitoritzar la pressió de SF6. Sinó, hauria de haver passat una prova de commutació a pressió zero.

(3) Considerar el clima i la ubicació: Triar productes que hagin passat proves de condensació. Per a RMUs petites, com les unitats terminal, on no s'hi considera l'expansió futura, l'ús de RMUs totalment hermètiques pot reduir significativament l'impacte de la condensació en l'equip.

Resum

Anys de pràctica operativa mostren que, entre diversos tipus de RMUs, les RMUs de SF6 ofereixen un alt rendiment, fiabilitat, mida compacta, baixes exigències d'espai i poc manteniment, conduint a la seva aplicació més ampla. Considerant diversos factors com els costos de manteniment, inversions secundàries i fiabilitat, es recomana, on les condicions ho permetin, priorititzar l'ús de RMUs de SF6 en projectes de renovació i construcció de xarxes de distribució. Durant la planificació i la construcció, s'hauria de donar suficient consideració a l'incorporació de dispositius d'automatització i l'adopció d'equips segurs, fiables i avançats per a millorar els nivells de distribució, fent la xarxa de distribució més fiable i segura.